sdn的基本概念

SDN VERIFICATION

Learning Report 摘要

这篇读书报告包括了两部分：SDN简单的背景介绍；然后是对两种最新的控制层面上的网络故障诊断工具的介绍（分别是STS与NoD）

电信学院

控制科学与工程

系统所

硕****班

SDN背景：

1. 什么是SDN？

现有网络中，对流量的控制和转发都依赖于网络设备实现，且设备中集成了与业务特性紧耦合的操作系统和专用硬件，这些操作系统和专用硬件都是各个厂家自己开发和设计的。

SDN是一种新型的网络架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，从而通过集中的控制器中的软件平台去实现可编程化控制底层硬件，实现对网络资源灵活的按需调配。在SDN网络中，网络设备只负责单纯的数据转发，可以采用通用的硬件;而原来负责控制的操作系统将提炼为独立的网络操作系统，负责对不同业务特性进行适配，而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。

对于SDN构架我们可以形象的用下图表示出来：

控制器：控制器集中管理网络中所有设备，虚拟整个网络为资源池，根据用户不同的需求以及全局网络拓扑，灵活动态的分配资源。SDN控制器具有网络的全局视图，负责管理整个网络：对下层，通过标准的协议与基础网络进行通信；对上层，通过开放接口向应用层提供对网络资源的控制能力。

物理层：物理层是硬件设备层，专注于单纯的数据、业务物理转发，关注的是与控制层的安全通信，其处理性能一定要高，以实现高速数据转发。

SDN应用层：SDN应用层通过控制层提供的编程接口对底层设备进行编程，把网络的控制权开放给用户，基于上开发各种业务应用，实现丰富多彩的业务创新。

南向接口：南向接口是物理设备与控制器信号传输的通道，相关的设备状态、数据流表项和控制指令都需要经由SDN的南向接口传达，实现对设备管控。

北向接口：北向接口是通过控制器向上层业务应用开放的接口，目的是使得业务应用能够便利地调用底层的网络资源和能力，其直接为业务应用服务的，其设计需要密切联系业务应用需求，具有多样化的特征。

- 1 - sdn基本概念

SDN(软件定义网络)是一种网络架构，通过将网络数据面和控制面分离，使网络管理更加灵活和可控。在传统的网络架构中，网络设备的数据面和控制面是紧密耦合的，这样就造成了网络管理的难度，因为网络管理员必须逐个设备地进行设置和管理。

在 SDN 中，网络设备的数据面和控制面被分离，数据面负责数据包的传输和处理，而控制面则负责网络中的路由、转发和策略等控制功能。这样，网络管理员就可以通过控制面对整个网络进行统一的管理和控制。

SDN 的另一个核心概念是控制器。控制器是 SDN 网络的中心节点，负责对网络中的各种设备进行管理和控制。控制器可以通过控制面协议 (例如 OpenFlow) 与网络设备进行通信，以实现对数据包流的控制和路由。

SDN 还有许多其他的概念和技术，例如网络虚拟化、网络功能虚拟化、流量工程和 QoS 等。这些技术都可以在 SDN 中应用，以实现更加灵活、可扩展和可控的网络架构。

计算机网络的前沿技术

1 / 3引言概述：计算机网络的前沿技术是指与计算机网络相关的最新的、最具突破性的技术。随着计算机技术的不断发展和进步，计算机网络也在不断地演化和更新。本文将介绍计算机网络的前沿技术，包括软件定义网络（SDN）、网络函数虚拟化（NFV）、物联网（IoT）、5G网络和区块链技术。通过对这些前沿技术的详细阐述，希望能够深入了解计算机网络的发展趋势和未来的挑战。正文内容：一、软件定义网络（SDN）1.1SDN的概念及发展1.2SDN的核心技术及其优势1.3SDN在云计算中的应用1.4SDN在网络安全中的应用1.5SDN在数据中心网络中的应用二、网络函数虚拟化（NFV）2.1NFV的定义及其目标2.2NFV的基本原理和架构2.3NFV的关键技术和挑战2.4NFV在电信网络中的应用计算机网络的前沿技术

2 / 32.5NFV与SDN的结合及未来发展趋势三、物联网（IoT）3.1物联网的概念及其发展历程3.2物联网的基本框架和架构3.3物联网的关键技术和应用3.4物联网在智能城市中的应用3.5物联网面临的挑战和未来发展趋势四、5G网络4.15G网络的定义及其特点4.25G网络的关键技术和需求4.35G网络的应用场景和优势4.45G网络的关键挑战和解决方案4.55G网络的未来发展趋势和影响五、区块链技术5.1区块链的基本概念和原理5.2区块链的技术框架和架构5.3区块链的应用场景和优势5.4区块链的关键挑战和解决方案5.5区块链的未来发展趋势和前景计算机网络的前沿技术

3 / 3总结：通过对计算机网络的前沿技术的详细阐述，我们可以看到这些技术在不断地改变着计算机网络的面貌。软件定义网络（SDN）和网络函数虚拟化（NFV）使网络更加灵活、可编程和可定制化；物联网（IoT）使万物互联成为现实；5G网络为高速、低时延的通信创造了条件；区块链技术则提供了安全、去中心化的数据交换机制。这些前沿技术的应用将带来更多的机遇和挑战，计算机网络将不断发展，为人们创造更加便捷、高效、安全的网络环境。将来，计算机网络的前沿技术还将不断涌现，我们需要密切关注并及时应用这些技术，以适应不断变化的网络环境。

2006年，SDN诞生于美国GENI项目资助的斯坦福大学Clean Slate课题，斯坦福大学Nick

McKeown教授为首的研究团队提出了Openflow的概念用于校园网络的试验创新，后续基于Openflow给网络带来可编程的特性，SDN的概念应运而生。Clean Slate项目的最终目的是要重新发明英特网，旨在改变设计已略显不合时宜，且难以进化发展的现有网络基础架构。

2007年，斯坦福大学的学生Martin Casado 领导了一个关于网络安全与管理的项目Ethane，该项目试图通过一个集中式的控制器，让网络管理员可以方便地定义基于网络流的安全控制策略，并将这[1] 些安全策略应用到各种网络设备中，从而实现对整个网络通讯的安全控制。

2008年，基于Ethane 及其前续项目Sane的启发， Nick McKeown 教授等人提出了OpenFlow

的概念，并于当年在ACM SIGCOMM 发表了题为《OpenFlow: Enabling Innovation in Campus

Networks》的论文，首次详细地介绍了OpenFlow 的概念。该篇论文除了阐述OpenFlow 的工作原理外，还列举了OpenFlow 几大应用场景。

基于OpenFlow 为网络带来的可编程的特性，Nick McKeown教授和他的团队进一步提出了SDN（Software Defined Network，软件定义网络）的概念。2009年，SDN 概念入围Technology

Review年度十大前沿技术，自此获得了学术界和工业界的广泛认可和大力支持。

2009年12月，OpenFlow规范发布了具有里程碑意义的可用于商业化产品的1.0版本。如OpenFlow在Wireshark抓包分析工具上的支持插件、OpenFlow的调试工具（liboftrace ）、OpenFlow虚拟计算机仿真（OpenFlowVMS）等也已日趋成熟。OpenFlow规范已经经历了1.1、1.2以及1.3等版本。OpenFlow 1.4标准已经在ONF内部审阅，预计2013年8月初将获得批准发布。