朱陸費(fèi)

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基于OpenFlow的SDN技術(shù)

朱陸費(fèi)

中國(guó)電信股份有限公司浙江分公司,浙江 杭州 310000

針對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)管理過(guò)程中存在的問(wèn)題，分析了基于OpenFlow的SDN技術(shù)特性，并提出了具體應(yīng)用的方式方法。其目的是為相關(guān)建筑者提供一些理論依據(jù)。研究結(jié)果表明，要想提高OpenFlow的SDN技術(shù)在市場(chǎng)環(huán)境中的應(yīng)用普及程度，相關(guān)建設(shè)人員需要從現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用的問(wèn)題上，找出控制解決的方法以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用高效性目標(biāo)。

OpenFlow；SDN技術(shù)；流表項(xiàng)；邊緣交換機(jī)

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的需求越來(lái)越高，這就要求網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商謀求新的發(fā)展道路。

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)用戶對(duì)控制平面的可擴(kuò)展性需求、控制邏輯一致性需求以及技術(shù)運(yùn)行模式創(chuàng)新需求，相關(guān)建設(shè)人員可采用權(quán)威交換機(jī)、符號(hào)執(zhí)行以及模型檢查技術(shù)等，來(lái)滿足網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)構(gòu)件對(duì)運(yùn)行管理的功能需求。

1 SDN技術(shù)概述

SDN技術(shù)，即軟件定義網(wǎng)絡(luò)，其是目前網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)市場(chǎng)環(huán)境中全新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。應(yīng)用該技術(shù)的核心目標(biāo)是，將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的轉(zhuǎn)發(fā)層和控制層分離開(kāi)來(lái)，從而使起著增值應(yīng)用作用的第三方來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的控制效果。

相關(guān)研究表明，SDN能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的控制管理提供一個(gè)具有靈活性、擴(kuò)展性以及高性價(jià)比的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這就滿足了大型電信網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)運(yùn)行管理高效性的需求。

OpenFlow協(xié)議是實(shí)現(xiàn)SDN技術(shù)的主要方式，其能夠統(tǒng)一、簡(jiǎn)化以及交換網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，進(jìn)而解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用成本較高、封閉網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)等問(wèn)題[1]。

2 基于OpenFlow的SDN技術(shù)特性

2.1 控制平面的可擴(kuò)展性

在OpenFlow的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，如果提前安裝流表項(xiàng)會(huì)使大量的流表空間得不到釋放，這就會(huì)造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。基于此，相關(guān)建設(shè)人員可將流量保持在數(shù)據(jù)平面上，這是減小控制器負(fù)載的有效方法。具體來(lái)說(shuō)，先要在OpenFlow交換機(jī)中選出權(quán)威交換機(jī)，并為其劃分相應(yīng)的OpenFlow交換機(jī)區(qū)域進(jìn)行管理。這樣一來(lái)，普通交換機(jī)就能夠與權(quán)威交換機(jī)進(jìn)行通信，從而省去了傳統(tǒng)流請(qǐng)求的建立過(guò)程中。

2.2 控制邏輯的一致性

相關(guān)研究表明，雖然基于OpenFlow的SDN 技術(shù)是通過(guò)控制器的集中操作來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)高效管理的。但從理論的角度分析，該技術(shù)還是采用異步操作和分布式操作的方法來(lái)進(jìn)行實(shí)際管理。因而，當(dāng)控制器與交換機(jī)之間發(fā)生時(shí)延后，將有可能影響到控制器接收事件的次序以及控制器規(guī)則在交換機(jī)上的安裝次序。這種情況就會(huì)嚴(yán)重影響SDN技術(shù)控制邏輯的一致性。如圖1所示，為控制器與交換機(jī)時(shí)延導(dǎo)致的控制邏輯不一致。究其原因，就是因?yàn)镾DN技術(shù)的控制邏輯安裝不具備原子性。

圖1 控制器與交換機(jī)時(shí)延導(dǎo)致的控制邏輯不一致

基于此，相關(guān)建設(shè)人員可在控制器上運(yùn)行相關(guān)的程序來(lái)執(zhí)行SDN控制邏輯。具體來(lái)說(shuō)，就是結(jié)合符號(hào)執(zhí)行以及模型檢查技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯的一致性。

2.3 技術(shù)運(yùn)行模式

基于OpenFlow的SDN技術(shù)改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)廠商設(shè)計(jì)硬件的模式。但在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，技術(shù)運(yùn)行仍受部署、安全保障以及分布式協(xié)調(diào)機(jī)制等問(wèn)題影響。這就使該技術(shù)難以在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的市場(chǎng)環(huán)境中得到普及，因此，相關(guān)研究人員可通過(guò)簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)平面的轉(zhuǎn)發(fā)功能，來(lái)控制上述問(wèn)題的作用影響。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概念的復(fù)雜性功能，將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)集中到邊緣交換機(jī)中，這就使邊緣交換機(jī)發(fā)揮出管理作用。事實(shí)證明，邊緣OpenFlow交換機(jī)的應(yīng)用較為普遍，但核心OpenFlow交換機(jī)的應(yīng)用則更為簡(jiǎn)單。因此，技術(shù)應(yīng)用人員可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的需要，來(lái)充分考慮邊緣到核心轉(zhuǎn)發(fā)平面的映射機(jī)制[2]。

3 基于OpenFlow的SDN技術(shù)應(yīng)用

3.1 安全控制

隨著OpenFlow網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的應(yīng)用水平越來(lái)越高，其流管理功能將得到更進(jìn)一步的擴(kuò)展，這是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流運(yùn)行安全控制的關(guān)鍵。這一目標(biāo)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，需要相關(guān)研究人員在對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行環(huán)境部署的過(guò)程中，將安全管理控制作為應(yīng)用原則。具體來(lái)說(shuō)，就是采用一套輕量級(jí)的DDOS攻擊檢測(cè)方法，來(lái)識(shí)別相關(guān)的攻擊。這樣一來(lái)，利用 OpenFlow 交換機(jī)能夠統(tǒng)計(jì)流數(shù)據(jù)流的作用功能。對(duì)于一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行異常的檢測(cè)，可采用trie的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而提高識(shí)別大聚集量數(shù)據(jù)流的功能。值得注意的是，由于當(dāng)前源地址的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)（SAVI）不足，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)建設(shè)人員可通過(guò)在NOX上開(kāi)發(fā)出來(lái)的應(yīng)用程序，來(lái)獲取全局網(wǎng)絡(luò)的視圖。這是決策SAVI設(shè)備驗(yàn)證規(guī)則的有效方法.相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將其重視起來(lái)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)管理

對(duì)于OpenFlow網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流管理來(lái)說(shuō)，其是由控制器做出具體的轉(zhuǎn)發(fā)決定的，這就使網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)非常容易在OpenFlow網(wǎng)絡(luò)中得到實(shí)現(xiàn)。例如，負(fù)載平衡、流量管理以及動(dòng)態(tài)路由等功能,均是通過(guò)配置控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)更加直觀的網(wǎng)絡(luò)管控模式。具體來(lái)說(shuō)，OpenPipes實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)的原型系統(tǒng)，它可能夠通過(guò)硬件和軟件兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能模塊。此外，還可將OpenFlow的SDN技術(shù)應(yīng)用到無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中,這就解決了移動(dòng)管理和客戶IP遷移的相關(guān)問(wèn)題。將OpenFlow 應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)管理當(dāng)中,實(shí)現(xiàn)了新型的流測(cè)量和管理接口。在OpenFlow交換機(jī)和NOX上實(shí)現(xiàn)了MPLS流量工程和基于MPLS的VPN功能。相關(guān)研究人員還提出了一種基于OpenFlow技術(shù)，支持QoS的可擴(kuò)展流媒體應(yīng)用優(yōu)化框架，這就為視頻數(shù)據(jù)流提供了非最短路徑的動(dòng)態(tài)重路由功能[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

SDN技術(shù)已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)運(yùn)行管理的重要新興技術(shù)，尤其在IT和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)方面，其已經(jīng)成為了一個(gè)新增長(zhǎng)點(diǎn)。

相關(guān)研究表明，基于OpenFlow的SDN技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)環(huán)境中的應(yīng)用，將逐漸形成新網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)鏈，這就會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)基本架構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)軟硬件帶來(lái)影響。然而，在應(yīng)用該技術(shù)的過(guò)程中，仍存在許多技術(shù)問(wèn)題需要解決。因此，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商以及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商均應(yīng)在此領(lǐng)域投入科研力度，從而提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境的服務(wù)能力。

[1]顧彬.SDN/OpenFlow測(cè)試技術(shù)探討[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2013（3）：69-75.

[2]左青云，陳鳴，趙廣松，等.基于OpenFlow的SDN技術(shù)研究[J].軟件學(xué)報(bào)，2013（5）：1078-1097.

[3]陶軍.基于OpenFlow的SDN技術(shù)研究[J].電信技術(shù)，2014（2）：62-65.

The OpenFlow-based SDN Technology

Zhu Lufei

Zhejiang Branch of China Telecom Corporation Limited, Zhejiang Hangzhou 310000

Network service management process existing problems, the paper analyzes the technical characteristics of SDN-based OpenFlow, and propose ways and means of specific applications. Its purpose is to provide a theoretical basis for the relevant builders. The results show that, in order to improve the SDN OpenFlow technology in the market environment, the application of the popularity of related construction personnel need from the problems of the prior art applications, control solutions to find ways to achieve the most efficient goals.

OpenFlow; SDN technology; flow table entry; edge Switch

TP393.08

A

1009-6434（2016）08-0110-02