sdn學習筆記

一、軟件定義網絡技術概述

 

1.1 軟件定義網絡技術產生

1.1.1什麼是sdn

軟件定義網絡（sofware defined network）

1.1.2 爲什麼要sdn

1. 傳統網絡及其設備的值可配置、不可編程
2. 網絡的分佈式控制與管理架構使得傳統網絡難以管理

1.1.3 sdn特點

1. 能夠彈性響應上層變化的網絡可編程
2. 引入一個集中統一的控制與管理層
3. 解耦網絡設備的管理平面、控制平面與數據平面

1.1.4 sdn架構

應用層：包含了網絡所要承載的多元業務與應用
北向接口：控制器與上傳交互
控制層：全局管控
南向接口：下發流表，指導轉發行爲
基礎設施層：簡單的網絡設備，只承擔轉發功能

1.1.5 sdn優點

1.2 軟件定義網絡的發展

1.2.1 發展歷史

1.2.2 sdn現狀

1. 被大規模用於數據中心站點的服務器和設備部署運維，產生了軟件定義數據中心sdn-bc。比如google、facebook、bat。
3. 技術融合、擴大
   sdn和ipv6、sdn和ai、sdn和5g、sdn和openstack

1.3 軟件定義網絡的標準化

onf：開放網絡基金會
ietf：因特網工程任務組
itu-t：國際電信聯盟電信標準化部門
etsi：歐洲電信標準化協會
標準化的作用：開放架構下的技術，互操作性，和系統兼容性

 

二、軟件定義網絡的架構和思想

 

2.1 sdn的基本架構

2.1.1 onf定義的基於OpenFlow的三層架構

1. 特點：①轉發與控制的分離②轉發面進行了標準化
2. 架構：
   
3. 數據平面功能：負責轉發和處理數據 ，包括控制平面接口代理、轉發引擎表和處理功能
4. 控制平面功能：將sdn應用層請求轉換到sdndatepath，爲sdn應用提供底層網絡的抽象模型，對轉發面進行轉發調度和管理。關鍵技術是控制器，又稱爲網絡操作系統，包括：NOX、POX、FloodLight、RYU、OpenDayLight、ONOS
5. 應用平面功能：應用交付（負載均衡、訪問控制、應用加速）
6. 管理平面功能：網元初始化配置，指定控制器、定義控制器及應用的控制範圍
7. 南向接口功能：轉發行爲控制，設備性能查詢，統計報告，事件通知等
8. 北向接口功能：嚮應用層提供抽象的網絡視圖，使應用能直接控制網絡的行爲

2.1.2 IETF提出的技術架構

特點：①開放現有網絡設備的能力②標準開放的arp
優點：①充分利用了現有網絡設備和路由協議②快速實現

2.1.3 NICIRA提出的OVERlay架構

特點：①網絡邊緣軟件化②Overlay技術（從傳統網絡抽象出網絡）
優點：①與物理網絡解耦②部署靈活

2.1.4 ETSI的NFV技術架構

特點：①nfv與sdn互補

2.2 SDN定義網絡的核心思想

1. 解耦：控制平面和數據平面分離，控制平面負責上層的控制結構，數據平面負責數據轉發
   問題：①控制平面的服務能力成爲網絡性能的瓶頸②多控制器如何交互交互路由信息，保持分佈式結點狀態的一致性③控制平面的響應延遲，導致的數據平面可用性問題
2. 抽象：抽象爲sdn模型①轉發抽象：將數據平面轉發爲通用的轉發模型②分佈狀態抽象：網絡狀態抽象爲全局網絡視圖③配置抽象：應用層對於網絡行爲的表達通過編程語言了、實現，基於簡化抽象模型，將抽象配置映射爲物理配置。
3. 可編程：改命令行配置爲更高級的編程方式
   主動網絡：開放網絡結點的編程接口，用戶數據上根據用戶需求執行相應的計算
   4D架構：分爲數據平面。發現平面。擴展平面。決策平面。

三、openflow

3.1 SDN數據平面

任務：解析數據包頭，轉發數據包到某些端口，通過查詢由控制平面所生成的轉發信息表

3.2openflow協議和openflow交換機

3.2.1 openflow架構三個組成部分

1. 流表：指示交換機如何進行流的處理，每個動作關聯一個流表項
2. 安全通道：負責控制器與交換機之間的交互，通過安全通道與遠端控制器連接
3. openflow協議：定義了一種南向接口標準，爲控制器與交換機之間的通信提供了一種開放標準的方式。

3.2.2 OpenFlow主要版本和特性

3.2.3 流表

1. 流：某種共同特徵的數據，由網絡管理員定義，根據不同的流執行不同的策略，數據都是以“流”爲單位進行處理
2. 流表：特定六的策略表項的集合，負責數據包的查找與轉發
3. 流表項：在openflow1.0中包括包頭域、計數器，動作表。
4. openflow1.0流表組成：
   
5. 包頭域：鏈路層、網絡層、傳輸層大部分表示
6. 計數器：統計數據流量相關信息，對每個流表、每個數據流、每個設備端口、每個轉發隊列進行維護，用於統計數據流量的相關信息。
   ①表項數、數據包查詢次數，數據包匹配次數等②數據包數、字節數、數據流持續時間等③接收到的數據包數，發送數據包數，接收字節數，發送字節數，錯誤發送次數④發送的數據包數、字節數，溢出錯誤次數
7. 動作表：應該執行的下一步操作