《重構網絡-SDN架構與實現》閱讀隨筆

《重構網絡-SDN架構與實現》：

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隨筆

有幸拜讀了李呈前輩和楊澤衛楊老師的做品《重構網絡-SDN架構與實現》的前兩個章節，晚輩閱讀該書以後感悟和學習頗多，特此記之。因爲我對章節一的印象十分深入，因此本文主要是對章節一的小結和感想。

試讀章節共有兩章，第一章是「SDN重塑網絡」，第二章是「SDN南向協議」，結構以下：

Ch1.SDN重塑網絡

• 1.1 SDN是什麼
• 1.2 爲何須要SDN
• 1.3 網絡可編程探索之路
• 1.4 SDN發展歷史
• 1.5 SDN重塑網絡
• 1.6 本章小結

Ch2.SDN南向協議

• 2.1 SDN南向協議簡介
• 2.2 狹義SDN南向協議
• 2.3 廣義SDN南向協議
• 2.4 徹底可編程南向協議
• 2.5 SDN南向協議標準之戰
• 2.6 本章小結

章節1"SDN重塑網絡"所闡述的內容從標題便可略窺一二，兩位前輩對SDN是什麼以及爲何須要SDN進行了詳細的解讀和說明，內容清晰明瞭。

Ch1.1 SDN是什麼

Ch1.1中介紹了SDN的定義以及三大特徵。

定義：

(1)ONRC: "SDN 是一種邏輯集中控制的新網絡架構,其關鍵屬性包括:數據平面 和控制平面分離;控制平面和數據平面之間有統一的開放接口OpenFlow。" => 強調數控分離和集中控制等表現形式;

(2)ONF: "SDN是一種支持動態、彈性管理的新型網絡體系結構,是實現高帶寬、動態網絡的理想架構。SDN將網絡的控制平面和數據平面解耦分離,抽象了數據平面網絡資源,並支持經過統一的接口對網絡直接進行編程控制。" => 強調SDN對網絡資源的抽象能力和可編程能力。

三大特徵：

• 網絡開放可編程
• 控制平面和數據平面分離
• 邏輯上的集中控制

及一張體系架構圖：

Ch1.2 爲何須要SDN

Ch1.2中對咱們爲何須要SDN進行了討論和闡述。

文中的答案是："咱們須要擁有更多可編程能力的網絡, 來支持快速增加的網絡業務需求。" 分別從Nick McKeown教授和Shenker教授的兩個觀點進行了分析。

Nick教授從計算機產業迅速發展的支撐點出發，借鑑了其思想，從新按層次劃分了傳統網絡系統架構的功能模塊，層次之間經過開放可編程的協議接口進行通訊，建立了SDN體系架構；

• 面向計算的通用硬件底層 => 面向服務的白盒數據平面 => 一改網絡盡力而爲服務模式，大幅提高基礎網絡服務能力，支持上層自頂向下網絡設計。
• 計算機功能的軟件定義方式 => 控制層軟件定義、控制整網的數據平面 => 可編程能力帶來了靈活性，加速網絡應用發展和創新。
• OpenSource => 社區化，加速產業快速發展。

Shenker教授從現網管理複雜、協議種類繁多入手，探尋可以簡化網絡管理、提升網絡可編程能力的途徑，由繁化簡。他分析了計算機軟件編程的發展歷程，發現創建網絡抽象模型是完成這一轉變的關鍵。而SDN控制平面、數據平面提供了網絡的抽象架構，使網絡從管理複雜性轉向提取簡單性的階段，從而更好的知足用戶的需求，簡化管理和運維，智化網絡。

總結下，本節內容從兩個角度對咱們爲何須要SDN進行了分析。第一種角度從系統功能重構的角度出發：經過三因素的支撐，造成面向服務的SDN體系結構，從而加速網絡產業的發展和應用創新；第二種角度從解決現網問題的角度入手，爲了將現網管理複雜性階段轉向提取簡單性階段，進行對網絡抽象模型的重定義，達到封裝底層網絡細節，知足上層易用性需求的目的，SDN架構便是網絡抽象模型的合理集合。這兩個角度都有相同的特色，便是使網絡擁有靈活的可編程能力，從而使網絡最大化的適配上層動態業務需求。

這裏再從上層的角度來看SDN，上層業務對於網絡有以下要求：

• 網絡可以知足咱們業務的特定需求，好比直播要求低時延，不卡頓，會議視頻要求安全性高，等等。
• 底層Underlay網絡要易於運維、監控，容錯率高，有問題可以當即反饋。
• 業務有動態性和實時性，對網絡的靈活性有較高的要求。
• etc...

SDN控制平面經過全局網絡拓撲這一抽象制定相關網絡策略，哪條鏈路過載就作LB，哪條鏈路故障了換冗餘，要安全性走firewall，要快就調度流量，還能夠經過編程的方式來靈活控制網絡行爲，根本不用care底層的細節；哪臺機器故障了、過載了，控制層面都可以實時查看，極大的方便了網絡運維和管理；白盒化的數據平面設備無條件支持上層業務邏輯和策略下發，最大化的提供支持。SDN就像一塊橡皮泥，你想捏成什麼樣子就捏成什麼樣子。

在本章節中，學習和收穫頗多的便是第一節和第二節，從文字中便可看出兩位做者的功底及對SDN的深入理解，awesome！

Ch1.3 網絡可編程探索之路

本節內容介紹了人們對網絡可編程的探索之路。

網絡設備可配置 => Active Networking => 爲獲取可編程能力，須要將網絡設備中的數據平面和控制平面分離開 => ForCES(數控平面分離先行者) => RCP => 4D(SDN雛形) => SANE, Ethane => OpenFlow的誕生，SDN的正式提出 => SDN控制器，高度抽象的網絡模型，提供更加高級的可編程能力 => NPL, 數據平面可編程, 白盒化通用數據平面網絡設備, such as P4 => ...

(Figure: The Road to SDN[1])

Ch1.4 SDN發展歷史

介紹了SDN的發展歷史。

SDN前期大事記：

SDN中期大事記：

SDN大事記：

Ch1.5 & Ch1.6

傳統網絡已然是十分紅功，可是隨着萬物移雲，雲計算、大數據、IoT等新興IT技術的興起和發展給目前的網絡帶來了許多沒法解決的問題和挑戰，傳統網絡體系結構已十分臃腫，須要作出架構的改變。

SDN下一代網絡體系架構，主張從當前應用需求來定義網絡，使網絡服務、適配於業務；從目前的發展趨勢來看，SDN必將成爲網絡的變革浪潮。

感想

先說結論：《重構網絡-SDN構架與實現》這本書無疑是一本好書。這並非吹捧或是浮誇，接觸SDN一年以來，此書可以讓我靜下心回想起SDN的根源，在閱讀的同時無形中加深了對SDN的理解和感悟，當看到"爲何須要SDN"這一章節的時候，做者們的兩個角度讓晚輩有醍醐灌頂的感受。從全文的結構來看，本書覆蓋SDN的各個方面和角落，既有深度又有廣度，不可多得！在SDN的學習之路上有此書指引，實乃晚輩之幸！

參考文獻：

[1]Nick Feamster, Jennifer Rexford, Ellen Zegura, The Road to SDN, ACM SIGCOMM Computer Communication Review, Volume 44, Number 2, April 2014, pages 87-98.