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sdn的應用場景 sdn網(wǎng)絡中用到的技術(shù)篇一
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長期以來，廣域網(wǎng)所提供的服務一直存在業(yè)務提供周期比較長和業(yè)務動態(tài)調(diào)整不靈活等問題，這不僅嚴重影響了用戶的業(yè)務應用體驗，還制約了運營商的業(yè)務快速發(fā)展。特別是在業(yè)務流量快速增加，對廣域網(wǎng)業(yè)務需求動態(tài)變化頻繁的移動互聯(lián)網(wǎng)時代，這個問題更加突出。
隨著互聯(lián)網(wǎng)尤其是移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，基于互聯(lián)網(wǎng)以及移動互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務應用和用戶規(guī)模呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長趨勢，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)呈現(xiàn)以下趨勢：業(yè)務應用移動化，平臺云化，視頻業(yè)務暴增，ott業(yè)務應用迅速蔓延等。
各個企業(yè)業(yè)務數(shù)字化成為趨勢，企業(yè)it系統(tǒng)逐步向云中遷移，企業(yè)移動辦公普及;ict服務提供商紛紛構(gòu)建云數(shù)據(jù)中心為各大企業(yè)提供各種云計算業(yè)務服務，云數(shù)據(jù)中心的鏈路接入更加需要廣覆蓋、高帶寬、低時延、高質(zhì)量、敏捷的廣域網(wǎng)支撐。
公有云、私有云和混合云的云接入以及云間互連的帶寬需求頻繁變化，需要廣域網(wǎng)業(yè)務更敏捷。基于云的各種移動業(yè)務應用、大數(shù)據(jù)尤其是近來快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，這些業(yè)務的流量模式變化快速，事前無法預測，網(wǎng)絡流量不均衡更加嚴重，需要廣域網(wǎng)運營更敏捷。各行業(yè)的云應用快速創(chuàng)新和迅速上線，傳統(tǒng)的人工配置模式根本無法滿足云應用的敏捷創(chuàng)新和上線速度，需要廣域網(wǎng)開放api，按需開發(fā)運營。
這些行業(yè)應用趨勢對廣域網(wǎng)的架構(gòu)、帶寬、性能以及運營提出了更高要求，為適應云時代互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務新趨勢對廣域網(wǎng)的業(yè)務模式和運營模式轉(zhuǎn)型的新需求，在廣域網(wǎng)中引入sdn成為當下優(yōu)化廣域網(wǎng)的重要手段。
作為當下全新的網(wǎng)絡架構(gòu)技術(shù)sdn帶來的本質(zhì)是控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，控制和管理的集中化、智能化，其主要特征如下：
1.轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離
轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離，軟件與硬件分離，由分布式控制變?yōu)槎鄠€控制器的相對集中控制，各層之間采用開放的標準接口，采用通用的硬件，硬件只完成必要的轉(zhuǎn)發(fā)。
2.網(wǎng)絡智能化和管理集中化
路由計算、業(yè)務之間邏輯、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等實現(xiàn)集中的管理和調(diào)度。實施控制策略軟件化，有利于網(wǎng)絡的智能化、自動化和硬件的標準化。
3.網(wǎng)絡可編程
網(wǎng)絡逐步具備開放可編程能力，可實現(xiàn)自動化管理，網(wǎng)絡更加的靈活，具有靈活的擴張性。
4.業(yè)務定制的軟件化有利于新業(yè)務的測試和快速部署。
5.與nfv技術(shù)相對獨立又相互協(xié)同，將虛擬網(wǎng)絡功能作為業(yè)務能力進行調(diào)用和開放。
該模型架構(gòu)分為3層.其中基礎設施層主要由支持0penflow協(xié)議的sdn交換機組成?？刂茖又饕?penflow控制器及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)(network operation system，nos)?？刂破魇且粋€平臺，該平臺向下可以直接與使用openflow協(xié)議的交換機進行會話;向上，為應用層軟件提供開放接口，用于應用程序檢測網(wǎng)絡狀態(tài)、下發(fā)控制策略。位于頂層的應用層由眾多應用軟件構(gòu)成，這些軟件能夠根據(jù)控制器提供的網(wǎng)絡信息執(zhí)行特定控制算法。并將結(jié)果通過控制器轉(zhuǎn)化為流量控制命令，下發(fā)到基礎設施層的實際設備中。
1.集中控制的安全問題作為sdn網(wǎng)絡核心的控制器將成為攻擊的重點，需要解決sdn控制器的防攻擊、冗余備份等問題。轉(zhuǎn)發(fā)設備被多個控制器控制的場景下，可能面臨控制器假冒，轉(zhuǎn)發(fā)設備資源非法濫用等風險。
2.控制器和轉(zhuǎn)發(fā)面的`性能問題openflow協(xié)議需專用化的芯片支撐，通用化的芯片性能差，定制芯片成本高，實際當用sdn技術(shù)應用困難。
3.端到端控制的協(xié)同問題東西向接口尚未開始標準化，夸廠商控制器通用是難題，當前的協(xié)同編排層，僅解決業(yè)務策略下發(fā)，端到端的拓撲發(fā)現(xiàn)和路徑計算難以實現(xiàn)。
首先，在廣域網(wǎng)多條鏈路之間可實現(xiàn)流量均衡調(diào)度。
在廣域網(wǎng)上，由于用戶的分布不均、各業(yè)務并發(fā)特性不同等原因，經(jīng)常存在流量不均衡現(xiàn)象，廣域網(wǎng)鏈路目的端通常是城域網(wǎng)或者是云idc，其用戶規(guī)模及業(yè)務數(shù)量存在巨大的差異，幾條鏈路上容易出現(xiàn)流量不均衡情況，嚴重時部分鏈路接近擁塞而其余的鏈路還處于輕載狀況，這種情況經(jīng)常發(fā)生在傳輸網(wǎng)的一級干線、二級干線以及云idc之間的互聯(lián)鏈路上。
鏈路流量不均衡的情況涉及路由問題、具體業(yè)務應用層以及鏈路的質(zhì)量等諸多復雜的問題，同時，在云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)快速普及應用時代，流量的瞬間動態(tài)變化極快，要進行人工干預是不可行的，因此一直是困擾運營商建設運維技術(shù)人員的難題。
在廣域網(wǎng)上引入sdn智能化管理器，利用 sdn 智能化全局管控的能力實時收集廣域網(wǎng)中各條鏈路的狀態(tài)信息，來監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)，計算鏈路的利用率及帶寬使用情況，動態(tài)的從交換機、路由器中獲取網(wǎng)絡狀態(tài)，為數(shù)據(jù)包計算出最優(yōu)的、無碰撞的路徑，并動態(tài)的調(diào)整路由以避免網(wǎng)絡擁塞，從而實現(xiàn)廣域網(wǎng)傳輸鏈路流量的負載均衡。同時還可以利用 sdn 智能化管理，動態(tài)地改變帶寬，加速廣域網(wǎng)鏈路數(shù)據(jù)的傳輸。
其次，利用sdn可優(yōu)化廣域網(wǎng)鏈路利用率目前，根據(jù)通信端到端的網(wǎng)絡峰值預測路徑和通道網(wǎng)絡帶寬。交換機、路由器的容量靜態(tài)固定，根據(jù)路由器上行鏈路失效來重組路由，路徑選擇會出現(xiàn)重復，資源出現(xiàn)競爭，導致重試和再次失效。網(wǎng)絡利用率通常小于 30%。
利用sdn改進后，具備網(wǎng)絡需求和網(wǎng)絡組織的全局視圖，可對所有流量計算出最佳最明確的路徑，確定數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡行為，從而減少保護性帶寬的需要，一旦出現(xiàn)故障，可根據(jù)錯誤導向，改變到另一張預先計算好的網(wǎng)絡路徑。更高的網(wǎng)絡利用率和更快的網(wǎng)絡收斂，只需少量的資源即可獲得更高的網(wǎng)絡質(zhì)量，網(wǎng)絡利用率可穩(wěn)定在70%以上。
在骨干網(wǎng)中有諸多的業(yè)務需要按需動態(tài)地提供網(wǎng)絡能力，如云數(shù)據(jù)中心之間平時估計需要的帶寬不要太大就能支撐日常的業(yè)務運行，但是當有如虛擬機遷移，存儲數(shù)據(jù)復制等業(yè)務時就需要很大帶寬才能滿足業(yè)務需要，兩個idc之間就需要隨時間動態(tài)調(diào)整之間的網(wǎng)絡流量帶寬。
傳統(tǒng)模式是根據(jù)idc之間端到端流量的峰值，來設計固定速率的網(wǎng)絡帶寬，從而導致了嚴重低下的帶寬利用率;而引入sdn后，通過在網(wǎng)格交匯節(jié)點中加入基于openflow的交換機，云服務平臺根據(jù)需求，通過sdn的控制層，隨時隨地對網(wǎng)絡流量帶寬容量進行重新分配，從而保證網(wǎng)絡帶寬的性能。相對于傳統(tǒng)預留空間方式，新模式為關(guān)鍵的通信事務節(jié)省約65%左右的容量。
在廣域網(wǎng)中可實現(xiàn)多層次的網(wǎng)絡管理，采用 sdn 前，ip 網(wǎng)絡與傳輸網(wǎng)絡分離，網(wǎng)絡需通過不同的工具和不同的技術(shù)組合進行管理。采用 sdn 后，以統(tǒng)一集中、最優(yōu)化為驅(qū)動力對流量進行控制，使得流量在網(wǎng)絡上流轉(zhuǎn)總是恰到好處;網(wǎng)絡傳輸變?yōu)閯討B(tài)，主要通過 ip 進行交互;對與網(wǎng)絡流量的優(yōu)化，sdn 會有選擇性地切入，通過重新配合和連接新網(wǎng)絡端口來增加帶寬，提升性能，減少傳統(tǒng)網(wǎng)絡割接帶來的影響
最后，利用sdn可有效提升廣域網(wǎng)的服務質(zhì)量目前廣域網(wǎng)的服務內(nèi)容、應用系統(tǒng)、服務層與網(wǎng)絡緊耦合，移動網(wǎng)、wifi網(wǎng)絡、固定寬帶等不同領域的網(wǎng)絡緊耦合，資源利用率低或性能差。
利用sdn改進后，控制層具有全局的網(wǎng)絡組織視圖，并可把該信息提供給應用服務層，同時可在用戶端與idc 及具體服務器之間，選擇最佳鏈路。只需少量的資源即可獲得更高的服務質(zhì)量，聚合多種技術(shù)來提供服務，優(yōu)化了如 qos 、能耗、利用率等多個方面的性能。
在感知網(wǎng)絡中服務器負載均衡這中應用場景，目前，服務器負載均衡方式是從服務器集群中，根據(jù)服務器的可用性和當前資源利用率，選擇服務器分擔負載，而不考慮網(wǎng)絡因素，這樣會導致所選服務器是空閑的，但網(wǎng)絡路徑擁塞。使用 sdn 后，可以通過感知網(wǎng)絡負載的應用以及sdn 控制器，選擇一條擁有足夠容量的網(wǎng)絡路徑，從而實現(xiàn)端到端的負載均衡，該場景特別適用于對時延敏感的業(yè)務，使其獲得更好的業(yè)務響應時間，有效提升用戶的業(yè)務體驗。
現(xiàn)階段，在廣域網(wǎng)中全面部署sdn還不太現(xiàn)實，sdn標準尚未統(tǒng)一，針對廣域網(wǎng)的需求缺乏體系化標準化，可使用的主流廠家解決方案差異性大，私有協(xié)議多，跨廠家互通難度大，現(xiàn)階段只能結(jié)合特定的需求選擇特定的廠商sdn控制器，隨著sdn技術(shù)的不斷完善，在廣域網(wǎng)中引入sdn技術(shù)應用將會全面展開，廣域網(wǎng)的性能必定會得到很好的優(yōu)化，會更好的為當下快速發(fā)展的云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務應用提供更加良好的服務。
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