软件定义网络SDN文献综述
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软件定义网络(SDN)在云计算数据中心中的应用研究及未来发展趋势探讨研究方案:软件定义网络(Software-Defined Networking,简称为SDN)是一种新兴的网络架构,其通过将网络的控制平面与数据平面分离,以实现网络的灵活性、可编程性和可扩展性。
本文旨在研究SDN在云计算数据中心中的应用和未来发展趋势,探讨其在提高网络性能、优化资源利用以及保障数据安全等方面的潜力。
方案实施:1. 网络拓扑设计:在数据中心建设之初,需要根据SDN的特点和目标设计网络拓扑结构。
由于SDN架构将控制平面从网络设备中抽离,因此需要考虑控制器节点的部署位置、物理网络的划分等问题。
2. SDN控制器选择:选择适合云计算数据中心的SDN控制器,比如OpenDaylight、ONOS、Floodlight等,并根据实际需求进行性能测试和评估,选取最适合的控制器。
3. SDN网络部署:基于选定的控制器,部署SDN网络,并配置相关的网络设备、控制器和应用程序。
在部署过程中,需要考虑控制器之间的协作和通信机制,以及与现有网络设备的集成。
4. 数据采集:在SDN网络运行过程中,收集网络流量数据、控制器操作日志以及网络设备的状态信息等。
可以利用采样方法进行数据采集,也可以使用控制器提供的API和协议进行主动收集。
5. 数据分析:对采集到的数据进行预处理和清洗,提取有用信息。
根据实验目标和研究问题,采用适当的数据分析方法和工具,如数据挖掘、机器学习、可视化等,对数据进行分析和挖掘。
数据采集和分析:1. 性能评估:通过收集SDN网络中的延迟、带宽利用率、丢包率等数据,并与传统网络进行对比,评估SDN的性能优势。
2. 资源优化:基于SDN的网络化和网络切片技术,收集和分析SDN数据中心中不同应用的资源利用情况,探讨SDN在资源管理和调度方面的潜力。
3. 安全性分析:分析SDN网络在云计算数据中心中的安全性问题,收集网络攻击、漏洞利用等数据,研究SDN在提供网络安全的方面可能遇到的挑战和解决方案。
软件定义网络(SDN)研究进展软件定义网络(SDN)研究进展随着互联网的高速发展,网络交换设备形成了一个复杂的网络基础设施,网络管理和配置变得越来越复杂。
传统网络架构是静态的,并且部署和配置网络设备是一项繁琐的任务。
为了解决这些问题,软件定义网络(SDN)作为一种新兴的网络架构被提出。
软件定义网络(SDN)是一种将网络控制智能集中的网络架构,通过将网络控制平面与数据平面分离,使得网络管理和配置更加灵活和有效。
在SDN架构中,网络交换设备的数据转发功能被称为数据平面,而运行控制器程序的服务器设备则是控制平面。
控制器通过SDN协议与数据平面进行通信,控制网络设备的行为。
近年来,SDN的研究进展非常迅速。
以下是一些重要的研究方向和进展:1. SDN控制器设计和实现:控制器是SDN架构的关键组件,不同的控制器设计和实现可以影响SDN网络的性能和可靠性。
研究人员致力于设计高效和可扩展的控制器,以满足大规模网络的需求。
同时,安全性和可靠性也是控制器设计的重要考虑因素。
2. SDN网络编程:SDN架构使得网络管理和配置可以通过编程进行。
研究人员开发了一些网络编程语言和工具,以简化网络管理的过程。
通过这些编程语言和工具,用户可以方便地定义和实现网络策略,从而提高网络的灵活性和可管理性。
3. SDN与云计算的集成:云计算是另一个快速发展的领域,SDN和云计算的结合可以提供更加灵活和高性能的网络服务。
研究人员致力于探索如何将SDN与云计算相集成,以实现云网络的动态管理和优化。
4. SDN在数据中心网络中的应用:数据中心是大规模计算和存储的中心,SDN在数据中心网络中的应用非常具有前景。
研究人员致力于开发高性能、高可用性和可扩展性的SDN解决方案,以满足数据中心网络的需求。
5. SDN的安全性研究:网络安全性是一个重要的问题,SDN的引入对网络安全性提出了新的挑战和机遇。
研究人员致力于设计安全的SDN架构和协议,以保护网络免受各种攻击和威胁。
云计算中的软件定义网络与SDN 云计算是当今信息技术领域中受到广泛关注和应用的概念,在这个新兴的领域中,软件定义网络(SDN)被认为是一种创新和革命性的网络架构。
本文将围绕云计算中的软件定义网络与SDN展开讨论,探索其特点、应用和发展前景。
一、云计算中的软件定义网络及其特点在云计算环境中,软件定义网络是一种基于软件的网络架构,它可以通过网络虚拟化和网络编程等技术手段,将网络控制面和数据面解耦,并通过集中式的控制器进行网络管理和控制。
软件定义网络的主要特点如下:1. 灵活性和可编程性:软件定义网络允许管理员通过集中控制器对网络进行编程和管理,实现网络资源的灵活配置和动态调整。
2. 分离控制和转发:软件定义网络将网络的控制面和数据面分离,使网络管理员可以针对网络的特定需求对控制器进行集中管理,而不需要干预网络设备的数据转发操作。
3. 高可扩展性:软件定义网络可以实现网络的动态伸缩,使网络能够根据需求增加或减少节点,从而更好地适应不同规模的云计算环境。
二、软件定义网络在云计算中的应用软件定义网络在云计算中可以发挥重要的作用,优化网络性能、提高资源利用率和降低管理成本。
以下是软件定义网络在云计算中的几个关键应用领域:1. 虚拟网络管理:软件定义网络可以通过虚拟网络功能实现对虚拟机、容器等云计算资源的高效管理,使虚拟网络能够满足不同租户和应用的需求,提供定制化的网络服务。
2. 实时网络安全:软件定义网络可以实现实时监测和响应网络安全事件,通过集中控制器对网络流量进行检测和过滤,提高云计算环境中的网络安全性。
3. 负载均衡和流量优化:软件定义网络可以通过动态调整网络路径和负载均衡策略,实现网络流量的均衡分配和优化,提高云计算环境中的网络性能和用户体验。
4. 多租户隔离:软件定义网络可以通过虚拟化技术实现不同租户之间的逻辑隔离,确保不同租户的网络流量和数据相互隔离,提高云计算环境中的资源安全性和隐私保护。
三、软件定义网络与SDN的发展前景软件定义网络和SDN技术在云计算领域有着广阔的发展前景。
软件定义网络SDN在互联网应用中的优化实践
第一章:引言 ................................................................................................................................... 2 1.1 软件定义网络概述 ........................................................................................................... 3 1.2 SDN的优势与挑战 ............................................................................................................ 3 1.2.1 SDN的优势 .................................................................................................................... 3 1.2.2 SDN的挑战 .................................................................................................................... 3 1.3 研究目的与意义 ............................................................................................................... 3 第二章:SDN架构与关键技术 ........................................................................................................ 4 2.1 SDN基本架构 .................................................................................................................... 4 2.1.1 概述 ............................................................................................................................... 4 2.1.2 应用层 ........................................................................................................................... 4 2.1.3 控制层 ........................................................................................................................... 4 2.1.4 数据层 ........................................................................................................................... 4 2.2 控制器与交换机通信机制 ............................................................................................... 4 2.2.1 概述 ............................................................................................................................... 4 2.2.2 南向接口 ....................................................................................................................... 4 2.2.3 北向接口 ....................................................................................................................... 4 2.3 SDN编程语言与API ......................................................................................................... 5 2.3.1 概述 ............................................................................................................................... 5 2.3.2 SDN编程语言 ................................................................................................................ 5 2.3.3 SDN API ......................................................................................................................... 5 2.4本章小结 ............................................................................................................................ 5 第三章:SDN在网络应用中的优化策略 ........................................................................................ 5 3.1 流量工程优化 ................................................................................................................... 5 3.1.1 引言 ............................................................................................................................... 5 3.1.2 基于SDN的流量工程优化策略 ................................................................................... 5 3.2 网络拥塞控制 ................................................................................................................... 6 3.2.1 引言 ............................................................................................................................... 6 3.2.2 基于SDN的网络拥塞控制策略 ................................................................................... 6 3.3 负载均衡优化 ................................................................................................................... 6 3.3.1 引言 ............................................................................................................................... 6 3.3.2 基于SDN的负载均衡优化策略 ................................................................................... 6 3.4本章小结 ............................................................................................................................ 7 第四章:SDN在数据中心网络中的应用 ........................................................................................ 7 4.1 数据中心网络架构 ........................................................................................................... 7 4.2 SDN在数据中心网络中的优化实践 ................................................................................ 7 4.3 功能评估与实验结果 ....................................................................................................... 8 4.4本章小结 ............................................................................................................................ 8 第五章:SDN在宽带接入网中的应用 ............................................................................................ 8 5.1 宽带接入网架构 ............................................................................................................... 8
云计算中的网络虚拟化和软件定义网络(SDN)云计算已经成为了当今信息技术领域的热门话题,并且得到了广泛的应用。
而在云计算的基础设施中,网络虚拟化和软件定义网络(SDN)起到了关键的作用。
本文将对云计算中的网络虚拟化和SDN 进行详细探讨,并分析其在云计算中的价值和影响。
一、网络虚拟化网络虚拟化是一种将物理网络资源划分成多个逻辑网络的技术,使得多个虚拟网络能够共享物理网络的带宽和资源。
通过网络虚拟化,可以使云计算平台更加灵活、高效,并且降低成本。
在网络虚拟化中,虚拟网络是基于物理网络的一种逻辑划分,每个虚拟网络可以拥有自己的网络拓扑、IP地址空间和安全策略。
而物理网络则负责提供底层的网络连接和传输服务。
通过网络虚拟化,不同的用户或租户可以在同一云平台上使用独立的虚拟网络,实现资源的分隔和隔离。
网络虚拟化可以支持云计算平台的多租户模式,即多个用户可以共享同一物理基础设施,但彼此之间的网络是相互隔离的。
这种模式可以提高资源的利用率,降低运营成本,并且保证用户数据的隐私和安全。
二、软件定义网络(SDN)软件定义网络(SDN)是一种将网络控制平面和数据转发平面进行分离的技术,通过将网络控制功能集中在单一的控制器中进行管理和配置,从而实现网络的灵活性和可编程性。
传统的网络架构中,路由器和交换机通常会集成控制平面和数据转发平面,导致网络的管理和配置非常复杂。
而SDN则将网络的控制功能从网络设备中分离出来,交给集中的控制器进行管理,通过控制器与网络设备间的交互,实现对网络的灵活控制。
SDN的核心组件包括控制器、网络设备以及南向接口。
控制器负责网络的管理和配置,南向接口则与网络设备进行通信,实现对数据转发的控制。
通过SDN,网络管理员可以通过编程的方式来定义网络的行为,根据实际需求进行灵活的网络管理和配置。
三、云计算中的联合应用网络虚拟化和SDN在云计算中的联合应用,可以进一步增强云平台的灵活性和效能。
首先,网络虚拟化可以将物理网络资源划分成多个虚拟网络,为云计算平台提供多租户的支持。
云计算中的软件定义网络与SDN技术应用探索随着云计算的快速发展,软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN)技术也逐渐成为云计算领域的热门话题。
SDN技术通过将网络控制平面与数据转发平面进行解耦,提供了更高的可编程性、灵活性和可扩展性。
本文将探讨云计算中软件定义网络与SDN 技术的应用,并对其未来发展进行展望。
一、SDN技术介绍SDN技术是一种通过将网络控制逻辑集中到中心化的控制器中,实现对整个网络进行统一管理和控制的方法。
传统网络中,网络设备(如交换机和路由器)既承担了数据转发功能,又承担了控制逻辑的实现,导致网络管理的复杂性和灵活性较差。
而SDN技术将网络控制逻辑集中到控制器中,网络设备仅负责数据转发,大大简化了网络管理和扩展。
二、软件定义网络在云计算中的应用1. 虚拟网络的创建与管理SDN技术可以实现虚拟网络的创建和管理,通过在控制器中定义虚拟网络的拓扑结构、路由策略等,可以灵活地划分虚拟网络,满足不同租户的需求。
同时,SDN技术可以更高效地管理虚拟网络的隔离和安全性,提高云计算环境的可用性和可靠性。
2. 网络流量调度与负载均衡在云计算环境中,通常存在大量的网络流量和用户请求。
SDN技术可以通过控制器对网络流量进行实时监测和调度,根据网络拥堵情况和业务需求,实现流量的智能分配和负载均衡。
这种方式能够提高网络的性能和资源利用率,提升用户对云服务的体验。
3. 灵活的网络安全策略云计算环境中的安全性一直是一个重要的关注点。
SDN技术可以通过在控制器中定义网络安全策略,如访问控制列表(ACL)、入侵检测系统(IDS)等,实现对网络流量的监控和过滤。
同时,SDN技术可以快速地响应安全威胁,实现自动化的安全防护。
三、SDN技术的发展趋势1. SDN与网络功能虚拟化的结合SDN技术与网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)的结合被认为是未来的发展趋势。
软件定义网络的国内外研究与发展现状软件定义网络(Software Defined Networking, SDN)是一种基于软件和硬件分离的网络架构,它通过将网络控制平面和数据平面进行分离,使得网络的管理和控制可以集中在一个控制器中,从而实现了网络的灵活性和可编程性。
以下是对SDN在国内外的研究与发展现状进行的总结。
国内研究与发展现状:1. 学术界研究:中国的高校和研究机构在SDN领域进行了大量的研究工作。
他们提出了多种创新的技术和算法,如OpenFlow交换机、网络虚拟化、流表设计等,并在国际会议和期刊上发表了大量的学术论文。
2.企业研究:国内的互联网公司和电信运营商也在SDN技术的研究和应用方面进行了一系列的探索。
例如,阿里巴巴、腾讯和华为等公司都提出了自己的SDN解决方案,并在实际网络环境中进行了验证和应用。
3. 开源社区:国内也形成了一些SDN开源社区,如华为的ONOS项目和ZTE的OpenDaylight项目等。
这些开源社区吸引了大量的开发者和研究人员参与其中,推动了国内SDN技术的发展。
国外研究与发展现状:1.学术界研究:国外的许多大学和研究机构一直致力于SDN的研究。
他们提出了各种新的网络架构、路由算法和优化技术,并进行了大量的实验和仿真验证。
国外的SDN研究成果也在国际学术界产生了重要影响,推动了SDN的发展。
2.工业界研究:国际上的许多网络设备制造商和互联网公司也在SDN领域进行了深入的研究和应用。
例如,思科、华为、亚马逊等公司都推出了自己的SDN解决方案,并在实际网络中得到了广泛的应用。
3. 开源社区:国外也形成了一些重要的SDN开源社区,如OpenDaylight和ONOS等。
这些开源社区聚集了全球的开发者和研究人员,共同推动了SDN技术的创新和发展。
总结起来,国内外在SDN研究和发展方面都取得了一系列的成果。
不论是学术界还是工业界,都在不断探索和应用新的SDN技术,并致力于解决网络管理和控制的挑战。
关于软件定义网络(SDN)技术及其应用的分析摘要:因特网的出现给人们的生活与交流带来极大的方便,然而传统的IP因特网结构不仅复杂而且难以管理,而新兴的软件定义网络(SDN)能够有效地改变这种状况。
本文首先简介了软件定义网络(SDN)技术,分析了SDN的几大关键技术,并就该技术的具体应用进行了探讨。
关键词:网络虚拟化,固移融合,软件定义网络,SDN1软件定义网络(SDN)技术简介SDN是由美国斯坦福大学CleanSlate项目组提出的一种新型网络创新架构,旨在通过可编程方式对网络进行灵活控制与管理。
SDN设计思想是分离网络设备的控制平面和数据平面、实现网络状态的集中化控制,以及支持网络功能的软件编程。
在SDN网络中,控制面与数据面相互分离,网络的配置与演进也更为容易。
SDN具有如下几大优势:1.1集中控制集中的控制面能够控制全网的转发设备,获得网络资源的全局信息,并根据业务需求进行资源的全局调配和优化控制。
1.2开放接口开放的南向CDPI和北向API接口,能够实现应用和网络的无缝集成,使得应用能告知网络如何运行才能更好地满足应用的需求。
1.3网络虚拟化通过南向接口的统一和开放,屏蔽了底层物理转发设备的差异,实现了底层网络对上层应用的透明化。
1.4可编程化网络接口开放,能按软件编程的方式对网络进行动态调节,便于网络技术的创新以及网络能力的提升。
SDN与传统网络的最大区别就在于它可以通过编写软件的方式来灵活定义网络设备的转发功能。
而SDN将网络设备的控制平面与转发平面分离,并将控制平面集中实现,这样新型网络功能的部署只需要在控制节点进行集中的软件升级,从而实现快速灵活地定制网络功能。
2 SDN关键技术分析2.1交换机及南向接口技术SDN交换机是SDN网络中负责数据转发处理的设备。
设备中的各个表项是由远程控制器统一下发的,因此各种复杂的控制逻辑都无须在SDN交换机中实现。
SDN交换机只需关注基于表项的数据处理,而数据处理的性能也就成为评价SDN交换机优劣的最关键指标。
随着云计算和大数据技术的迅猛发展,网络技术也在不断地创新和演变。
软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)和云网络互联技术作为当前网络领域的热门话题,正在逐渐成为网络架构设计和管理的关键技术。
本文将就软件定义网络中的SDN与云网络互联技术融合与应用展开探讨。
一、软件定义网络(SDN)技术概述SDN是一种新兴的网络架构范式,它通过将网络控制平面与数据传输平面分离,实现了网络资源的集中管理和灵活调度。
SDN架构的核心组成部分包括控制器、交换机和应用程序接口(API)。
控制器负责网络流量的管理和控制,交换机则负责实际的数据传输,而API则提供了与SDN架构交互的接口。
SDN的优势在于,它可以实现网络资源的动态配置和优化,提高网络的灵活性和可管理性。
与传统网络相比,SDN可以更好地适应网络流量的动态变化,提供更加个性化和定制化的网络服务。
二、云网络互联技术概述云网络互联技术是指不同云数据中心之间通过网络实现资源的共享和互联。
云网络互联技术的目标是实现不同云数据中心之间的高效通信和资源调度,提高云计算平台的整体性能和可用性。
云网络互联技术的核心挑战在于网络规模的扩展和资源的动态调度。
云数据中心通常涉及大量的服务器和存储设备,如何在这些设备之间实现快速的数据传输和流量调度是云网络互联技术需要解决的关键问题。
三、SDN与云网络互联技术的融合SDN和云网络互联技术的融合是当前网络领域的研究热点之一。
通过将SDN技术引入云网络互联中,可以实现数据中心之间的高效通信和资源调度。
SDN可以为云网络提供灵活的网络控制和管理,使得云数据中心之间的网络流量可以更加智能地调度和优化。
具体而言,SDN可以通过控制器对云网络中的交换机进行集中管理,实现数据中心之间的流量调度和路径优化。
同时,SDN还可以通过API接口与云计算平台进行集成,为云计算平台提供更加灵活和个性化的网络服务。
四、SDN与云网络互联技术的应用SDN与云网络互联技术的融合已经在实际的云计算平台中得到了广泛的应用。
云计算中虚拟网络的软件定义网络(SDN)技术云计算是当下信息技术领域的热门话题,它将资源、网络、存储等服务通过互联网提供给用户,给用户带来了更高效、更便捷的服务。
而虚拟网络作为云计算的一个关键技术,将物理网络资源虚拟化,提供了更灵活、更可扩展的网络服务。
而软件定义网络(SDN)作为虚拟网络的一种实现方式,为云计算中的虚拟网络提供了更多的可能性和灵活性。
SDN技术的优势在于它将网络控制平面和数据转发平面分离,通过集中式的网络控制器来管理整个网络,从而实现对网络的灵活控制和管理。
这种架构的优势在于可以实现灵活的网络配置和管理,能够根据实际需求动态地调整网络资源,从而提供更高效、更可靠的网络服务。
在云计算中,SDN技术可以为虚拟网络提供更灵活的网络配置和管理。
虚拟化技术使得物理网络资源可以被划分为多个虚拟网络资源,并且可以根据不同的需求进行动态调整。
SDN技术可以实现对这些虚拟网络资源的集中管理和控制,从而实现对虚拟网络的灵活配置和管理。
用户可以根据自己的需求,通过SDN技术对虚拟网络进行动态调整,提高网络的利用率和性能。
另外,SDN技术还可以实现对虚拟网络的安全管理。
在云计算中,安全问题一直是一个关注的焦点,虚拟网络的安全管理尤为重要。
SDN技术通过集中式的控制平面可以实现对网络安全策略的集中管理和实施,从而提高虚拟网络的安全性。
通过SDN技术可以实现对虚拟网络的流量监控、访问控制等安全策略,从而保障虚拟网络的安全性。
此外,SDN技术还可以实现对虚拟网络的性能优化。
云计算中的虚拟网络往往面临着多样化的应用场景和业务需求,需要对网络进行动态调整以满足不同的需求。
SDN技术可以实现对虚拟网络的灵活调整和优化,从而提高网络的性能。
通过SDN技术可以实现对虚拟网络的带宽分配、负载均衡等性能优化策略,从而提高网络的性能和可靠性。
在云计算中,SDN技术的应用不仅可以提高虚拟网络的灵活性和可靠性,还可以为云计算中的其他服务提供更高效的网络支持。
软件定义网络(Software-Defined Network—SDN)目录背景—VMWare 12.6亿美金收购Nicira.............................................网络虚拟化—互联网的下一波革命 ...................................................Nicira引领网络虚拟化 ............................................................附件:SDN—应对云计算与网络管理新思路 ..........................................SDN ..........................................................................常见专有SDN .................................................................OpenFlow SDN与应用 ............................................................SDN商业价值应用展望 .........................................................SDN发展挑战 .................................................................背景—VMWare 12.6亿美金收购Nicira2009 年,Cisco、EMC 与 VMware 共同成立“虚拟计算环境联盟”,同时推出Vblock 虚拟化基础架构包,以Cisco的网络硬件和VMware 的服务为基础,希望在面向企业用户的数据中心虚拟化和私有云技术市场中有所斩获。
SDN关键技术及趋势摘要:随着信息通信技术中大量新型业务(如移动互联网、社交网络、云计算和大数据)的出现,未来网正面临着新的挑战,而随时访问性,高带宽,动态管理是至关重要的。
然而,基于专有设备手动配置的传统方法是繁琐且易出错的,而且他们不能充分利用网络基础设施的能力。
最近,软件定义网络(SDN)已经被称为未来互联网最有前途的解决方案之一。
SDN具有两个显著的特点,包括控制平面从数据平面中解耦并且为网络应用程序开发提供了可编程性.因此,SDN被认为能提供更有效的配置,更好的性能和更高的灵活性以适应创新的网络设计。
本文总结了SDN活跃研究领域的最新进展。
我们首先通过介绍SDN的起源提出一个普遍接受的SDN定义。
然后我们简要的介绍了SDN逻辑架构及其技术特征。
接着详细介绍了SDN关键技术及其相关领域的研究成果。
最后我们描述了我们将来面临的挑战和SDN的发展趋势。
关键词:软件定义网络;OpenFlow;关键技术;Key technologies and Development of SDNAbstract:Emerging mega—trends (e.g。
, mobile,social, cloud, and big data) in information and communication technologies (ICT) are commanding new challenges to future Internet, for which ubiquitous accessibility, high bandwidth, and dynamic management are crucial. However, traditional approaches based on manual configuration of proprietary devices are cumbersome and error-prone, and they cannot fully utilize the capability of physical network infrastructure。
软件定义网络在网络安全中的应用研究软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)在网络安全中的应用研究引言:随着互联网的快速发展,网络安全已成为人们日常生活和商业活动中不可忽视的重要问题。
然而,传统的网络架构在应对不断变化的网络威胁和攻击时,常常面临着诸多限制。
软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)作为一种新型的网络架构,为网络安全带来了全新的解决方案。
本文将探讨SDN在网络安全中的应用研究。
第一节:SDN的基本原理及特点软件定义网络(SDN)是一种将网络数据转发功能与网络控制功能相分离的网络架构,其核心思想是将网络控制层与数据转发层进行解耦,使网络的控制平面和数据平面相互独立。
SDN的基本原理如下:1.1 控制平面与数据平面的分离传统网络中,网络设备既承担数据包的转发功能,也承担网络控制功能。
而SDN将网络设备的数据转发功能集中在数据平面,而将网络控制功能集中在控制平面,通过集中的控制器对整个网络进行集中管理和控制。
1.2 集中的网络控制器SDN网络中,集中的控制器负责网络的控制与管理,通过与网络设备进行交互,实现对网络的灵活控制和定制化管理。
控制器通过OpenFlow协议与网络设备进行通信,向网络设备下发控制指令,完成网络配置和策略的调整。
1.3 网络编程接口SDN网络提供了易于编程的接口,使得网络管理员可以通过编写控制器的应用程序,实现对网络的灵活控制和管理。
网络管理员可以根据实际需要,自由定制网络功能,提高网络安全性。
第二节:SDN在网络安全中的应用SDN作为一种新型的网络架构,为网络安全领域提供了许多创新的应用和解决方案。
以下将重点介绍SDN在网络安全中的应用研究。
2.1 动态流量监测与分析传统的网络安全解决方案通常基于已知的攻击模式进行防御,而难以检测和抵御新型的未知攻击。
SDN技术可以实时监测和分析网络中的数据流量,对异常的流量行为进行检测和识别。
浅析软件定义网络(SDN)发展前景摘要:软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)是构建计算机网络的一种新型方式,网络管理人员通过将较低层次的功能抽象化来管理网络服务。
SDN的目的是解决目前静态网络体系架构所面临的一些问题,比如不支持现代计算环境所需的动态、可扩展的计算和存储需求,这一点在数据中心应用领域体现最为明显。
SDN通过将决定数据流发送到哪里的系统(即控制平面),和转发数据流到选定的目的地的底层系统(即数据平面)解耦合或分离,由此解决传统静态网络体系架构面临的问题。
关键词:软件自定义;发展;分析1导言软件定义网络在开放性、透明性、标准性等方面的巨大优势给网络测量研究工作注入了新的活力。
因此近年来学术界在软件定义网络测量领域进行了大量的研究工作,提出了很多有价值的测量架构与测量方法,测量对象涉及各个领域。
一些文献综述了软件定义网络中流量工程和安全防御相关研究的进展,但是其中涉及软件定义网络测量的相关篇幅较少。
软件定义网络是由三层架构予以实现的,从上到下依次分为应用层(APP)、中间控制层以及底层设施。
其中应用层主要是用下层接口来提供各种网络应用以及业务处理功能,中间控制层则是对数据平面资源的再整合,对网络拓扑的处理;最为底层主要包含了各种网络设备,主要是进行FLOW数据的处理、转发。
软件定义网络与编程领域中的分层思想有异曲同工之妙,实现了控制转发过程的解耦。
2 SDN的产生背景移动设备和内容、服务器虚拟化及云服务应用的激增,驱动网络行业对传统的网络体系结构进行重新审视。
传统网络通常采用层次化的结构,层层的以太网交换设备以树形结构进行排列。
这种设计比较适用于C/S模式的计算架构。
但这种静态体系结构难以满足当今企业级数据中心对动态计算和存储的需求。
流量模式改变、IT消费需求多样化、云服务需求增长、处理大数据需要更宽的带宽等计算发展趋势推动着新的网络模式的产生。
文献综述报告 1 软件定义网络SDN研究 文献综述 1. 引言 现有的网络设备(如交换机、路由器等)都是设备制造商在专门的硬件系统基础上高度集成大量网络协议、配备专用的设备控制系统,构成的一个相对独立封闭的网络设备[1]。在近几十年的发展过程中,云计算、移动互联网等相关技术的兴起和发展加快了网络技术的变革历程[2]。网络带宽需求的持续攀升、网络业务的丰富化、个性化等都给新一代网络提出了更高的要求。面对日益复杂的网络环境,这种紧耦合大型主机式的发展限制了IP网络创新技术的出现,更多的是通过不断增长的RFC数量对现行网络进行修修补补,造成了交换机/路由器设备控制功能的高度复杂。网络研究人员想要在真实网络中基于真实生产流量进行大规模网络实验几乎是不可能的,因为网络设备是封闭的,没有提供开放的API,无法对网络设备进行自动化配置和对网络流量进行实时操控。 为了适应今后互联网业务的需求,业内形成了“现在是创新思考互联网基本体系结构、采用新的设计理念的时候”的主流意见[3],并对未来网络的体系架构提出了新的性质和功能需求[4]。软件定义网络[5]SDN的出现为人们提供了一种崭新的思路。
本文从SDN的起源和概念出发,分析了SDN的逻辑架构与技术特点、描述了SDN的标准化进程,梳理了国内外的研究进展与最新动态,在此基础上提出了SDN技术在未来的发展中面临的挑战并总结了可能的研究方向。 2. 起源与概念 2.1 起源 2006 年,斯坦福大学启动了名为“Clean-Slate Design for the Internet”项目,该项目旨在研究提出一种全新的网络技术,以突破目前互联网基础架构的限制,更好地支持新的技术应用和创新。通过该项目,来自斯坦福大学的学生 Martin Casado 和他的文献综述报告 2 导师Nick McKeown 教授等研究人员提出了 Ethane 架构[6],即通过一个集中控制器向基于流的以太网交换机发送策略,实现对流的控制、路由的统一管理。受到其研究项目Ethane的启发, Martin Casado 和Nick McKeown 教授随后提出了OpenFlow概念[7],其核心思想是将传统网络设备的数据转发(Data Plane)面和路由控制(Control Plane)面相分离,通过集中控制器(controller)以标准化接口对各种网络设备进行配置管理。这种网络架构为网络资源的设计、管理和使用提供了更多的可能性,从而更容易推动网络的革新与发展。由于OpenFLow 开放了网络编程能力,因此 Ethane 被认为是 SDN技术[8]的起源。 2.2 概念
SDN 可以被视为是一种全新的网络技术,它通过分离网络设备的控制与数据面,将网络的能力抽象为应用程序接口(API: Application Programming Interface)提供给应用层,从而构建了开放可编程的网络环境,在对底层各种网络资源虚拟化的基础上,实现对网络的集中控制和管理。与采用嵌入式控制系统的传统网络设备相比,SDN 将网络设备控制能力集中至中央控制节点,通过网络操作系统以软件驱动的方式实现灵活、高度自动化的网络控制和业务配置。 3. 逻辑架构与技术特点 3.1 逻辑架构
图1 SDN 的逻辑架构 文献综述报告
3 图 1 为 SDN 的逻辑架构[9]。该逻辑架构分为3层。 其中基础设施层(Infrastructure Layer)主要由网络设备(Network Device)即支持0penFlow协议的SDN交换机组成,它们是保留了传统网络设备数据面能力的硬件,负责基于流表的数据处理、转发和状态收集。控制层(Control Layer)主要包含0penFlow控制器及网络操作系统(network operation system,NOS),负责处理数据平面资源的编排、维护网络拓扑、状态信息等;控制器是一个平台,该平台向下可以直接与使用OpenFlow协议的交换机(以下简称SDN交换机)进行会话;向上,为应用层软件提供开放接口,用于应用程序检测网络状态、下发控制策略。位于顶层的应用层(Application Layer)由众多应用软件构成,这些软件能够根据控制器提供的网络信息执行特定控制算法,并将结果通过控制器转化为流量控制命令,下发到基础设施层的实际设备中。 SDN 网络控制器与网络设备之间通过专门的控制面和数据面接口连接,该接口是支持 SDN 技术实现的关键接口。目前,SDN 的研究重点之一是对该接口的定义和规范,很多研究将该接口等同于现有网络中用于管理不同厂商设备的南向接口(Southbound Interface),但重新定义了其需要承担的功能,如网络编程、资源虚拟化、网络隔离等;同时,在应用层与网络基础设施层之间定义了类似于传统网络设备上用于设备制造商或网络运营商进行设备接入和管理的北向接口(North- bound Interface),并明确了该接口在路由、网络设备管理、网络策略管理等方面的能力要求。此外,为支持不同的网络控制系统之间的互通,有研究还定义了支持网络控制系统之间互联的东西向接口(East-west Interface)和其在支持网络域间控制、互操作、网络部署等方面的功能需求。根据上述论述,OpenFlow协议、网络虚拟化技术和网络操作系统是SDN区别于传统网络架构的关键技术。 3.2 技术特点
SDN 的出现打破了传统网络设备制造商独立而封闭的控制面结构体系,将改变网络设备形态和网络运营商的工作模式,对网络的应用和发展将产生直接影响。从技术层面分析,SDN的特点主要体现在以下几个方面[1]: ➢ 数据面与控制面的分离,简化了网络设备,通过控制面功能的集中和规范数据面和控制面之间的接口,实现对不同厂商的设备进行统一、灵活、高效的 文献综述报告 4 管理和维护。 ➢ 开放网络编程能力,以API 的形式将底层网络能力提供给上层,实现对网络的灵活配置和多类型业务的支持,提高对网络和资源控制的精细化程度。
➢ 支持业务的快速部署,简化业务配置流程,具有灵活的网络扩展能力,降低设备配置风险,提高网络运营效率。
➢ 更好地支持用户个性化定制业务的实现,为网络运营商提供便捷的业务创新平台。
➢ 实现网络的虚拟化,将传输、计算、存储等能力融合,在集中式控制的网络环境下,有效调配网络资源支持业务目标的实现和用户需求,提供更高的网 络效率和良好的用户体验。
4. 标准化进程 4.1 开放网络基金会ONF 2011年,在 Facebook、谷歌、雅虎等公司的推动下,成立了开放网络基金会 (ONF:Open Networking Foundation),致力于推动SDN的标准化,其愿景是使得基于OpenFlow的SDN成为网络新标准,专门开展 OpenFlow 技术的标准研制和商业化推广。 ONF近来发展快速,目前已有包括网络设备制造商、网络运营商、虚拟化厂商、软件厂商等成员90个,其中董事会成员(Board Member)有8 家,分别是Google、Facebook、NTT、Verizon、德国电信、微软、雅虎、GoldmanSachs[10]。目前,ONF分
为7个工作组(Working Groups),分别是Extensibility、Config & Mgmt 、Testing & Interop、Hybrid、Market Education、Arch & Framew、Forwarding Abstractionsrk 以及NorthboundAPI工作组,它们负责相应的子领域定义和市场推广等工作,同时对于新的议题还有一些讨论组,如:控制面借口需求(NorthboundAPI)、传送网(NewTransport)、未来发展议题(OpenFlow-future)、技能认证(Skills Certification)、日本成员间沟通交流(Japanese)讨论组(DG)等,分别就不同的方面开展议题讨论。 OpenFlow规范是SDN技术架构中控制平面和数据平面间的第一个通信标准。自文献综述报告 5 2010年初发布第一个版本OF1.0[11]以来,OpenFlow逐步完善,先后经历了OFl.1、
OFl.2、OF1.3、OF1.4版本。同时。各设备厂商也积极推动支持OpenFlow标准的交换机的研发和生产。 OpenFlow 协议发表情况如下: ➢ 2009年10月OpenFlow 发布第一个可商用的 1.0 版本
➢ 2011年2月OpenFlow 1.1 增加支持多交换表 、群组 、虚拟端口以及对 MPLS、VLAN、QinQ等的支持
➢ 2011年月ONF 成立。截至 2013年3月,已成立工作组 7个,讨论组4个,成员单位94家
➢ 2011年10月 ONF 发布 OpenFlow 1.2,增加对 IPv6 报头各字段的识别功能
➢ 2012年1月 基 于 OpenFlow 1.2 版 的 of-config 1.0,定义OpenFlow 数据路径所需基本功能
➢ 2012年6月 OpenFlow 1.3.0 版,增加重构能力协商、IPv6 扩展头支持等 ➢ 2012 年 6 月 发布 of-config 1.1 版,增加对 OpenFlow 1.3 版本的支持 ➢ 2012 年 9 月 OpenFlow1.3.1 版提升 版 本 协 商 的 能 力 并 修 改OpenFlow1.1 的错误
➢ 2013年4月ONF 发布 OpenFlow 1.4版 4.2 互联网工作任务组IETF 互联网工作任务组IETF早期有两个与SDN 相关的研究项目/工作组,分别是转发与控制分离ForCES(forwarding and control element separation)和应用层流量优化ALTO(application-layer traffic optimization)工作组。其中,ForCES 已经发布了9个RFC,主要涉及需求、框架、协议、转发单元模型、MIB等;ALTO主要通过为应用层提供更多的网络信息,完成应用层的流量优化。这种开放部分网络信息以优化应用的做法,是SDN 的一种实现类型。目前,IETF 也以软件驱动网络(software driven network)为出发点来研究SDN,成立了SDN BOF,并提出了IETF定义的SDN 架