SDN原理解析-转控分离的SDN架构（完整版）.pdf

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书资料大小：54.44M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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封面

序

前言

第1章 SDN概述

1.1 传统网络

1.2 SDN的诞生

1.3 SDN网络价值

1.4 SDN是对电信网络的一次重构

第2章 SDN网络的工作原理

2.1 SDN网络架构的三层模式

2.2 SDN网络架构下的三个接口

2.3 SDN网络的工作流程解析

2.4 SDN网络架构下实现L2VPN实例介绍

第3章 SDN控制器实现原理

3.1 控制器需求

3.2 控制器的架构

3.3 网络业务应用程序

3.4 控制器实现技术

第4章 SDN网络的可靠性

4.1 什么是可靠性

4.2 SDN网络可靠性故障模式分析和对策

4.3 SDN网络和传统网络的可靠性

第5章 SDN网络收敛问题

5.1 网络收敛时间分析

5.2 提升SDN网络收敛时间的技术

第6章 SDN的开放性

6.1 开放可编程的接口层次

6.2 多层次接口开放的几个问题探讨

6.3 控制器需要开放标准的抽象转发流表模型接口

6.4 其他开放接口的形式

第7章 SDN网络的安全性

7.1 安全性定义

7.2 SDN网络的非法攻击手段分析

7.3 SDN网络的整网防御措施

7.4 SDN控制器的安全性考虑

7.5 SDN控制器内部设计的安全考虑

7.6 SDN的其他安全措施建议

第8章从现网演进到SDN网络

8.1 按业务实例混合组网

8.2 按业务混合组网

8.3 按网络设备混合组网

8.4 按自治系统混合组网

8.5 MPLs网络和NativeIP网络向sDN演进: PcE+和RR+

8.6 按网络分层混合组网

8.7 跨域sDN网络方案

第9章 SDN控制器实现架构实例分析

9.1 华为控制器实现架构

9.2 ODL控制器架构

9.3 ONOS 控制器架构

9.4 基于开源控制器平台构建厂家控制器

9.5 对比总结

9.6 开源控制器的个人理解

s D N 屈理儡栅转控分离的S D N 架构闰长江吴东君熊恰著田中围工信出版集团爹出D S T S & T E L E C O M P R E S S 人民邮电出版社

l s D N 廉理馏转控分离的S D N 架构闰长江吴东君熊恰著人民邮电出版社北京

图书在版编目( C I P ) 数据 S D N 原理解析 ‥ 转挎分离的S D N 架构/ 闰长江, 吴东君, 熊怜著. 一一北京 ‥ 人民邮电出版社, 2 0 1 6 . 4 ( 2 0 1 6 . 6 重印) I S B N 9 7 8 - 7 - 1 1 5 - 4 0 7 2 4 - 5 1 . ①s … Ⅱ. ①闰… ②吴… ③熊… Ⅲ. ①计算机网络一网络结构Ⅳ. ①T P 3 9 3 . 0 2 中国版本图书馆C I P 数据核宇( 2 0 1 5 ) 第2 6 2 5 3 7 号内容提要 S D N 是对现有传统分布式控制网络架构的. 次重构。通过S D N 把网络软件化, 可以提升网络可编程能力, 并大大简化现有通信网络并提高网络业务创新速度。本书重点介绍了S D N 的定义、价值和S D N 架构的基本原理; 同时, 还介绍了S D N 中最重要的系统一S D N 控制器实现架构和原理; 随后, 介绍了 S D N 而临的各种挑战和可能的应对措施; 最后, 介绍了如何从现有网络架构演进到S D N 架构。 ◆ 著闰长江吴东君熊恰责任编辑李静乔永真贯任印制彭志环 ◆ 人民邮电出版社出版发行北京市卜台怔成东毒路Ⅱ号邮编1 0 0 1 6 4 电于邮件 3 1 5 @ p t p r e s s . c o m . c n 网址 h t t p ∥ w u r w . p t p l e S S . C O m . C n 北市儿州迅驰化媒文化有限公' 中市向 ◆ 丹本‥ 7 8 7 × 1 0 9 2 Ⅲ6 印张: l s 2 0 1 6 年4 月第1 版宁致, 2 1 5 干丁 2 0 1 6 年6 月北京第2 次印制定价: 5 9 . 0 0 元读者服务热线: ( O 1 0 ) 8 1 0 s 5 4 8 8 印装质量热线: ( O 1 0 ) 8 1 0 S s 3 1 6 反盗版热线‥ ( O 1 0 ) 8 1 0 s s 3 1 s

S D N 作为一种新的网络架构, 它实现网络的软件化, 试图对传统分布式网络架构进行重构, 山传统分布式网络转同集中控制的S D N 网络, 从而给运营商带来巨大价值, 包括简化网络、提升网络可编程能力、支持业务快速创新、设备白牌化、业务白动化等o s D N 的理念. 经提出, 立即受到了产业界的关注。网络架构重构既意味着机会也意昧着风险, 各个厂家都做出了秋极应对。华为的应对策略是积极支持s D N 网络变革, 争取成为S D N 网络时代的领导者, 并积极投入S D N 控制器的研究、设计开发和试验中。但是从S D N 出现至今, 争论就没有中断过, 一. 千个人眼里有. . 千种S D N 解释和认识。很多时候, 大家在谈论一个概念, 相互之间却不知道对方心里的概念到底指什么, 以致出现各种误解。无论是设备商还是运营阀, 都有各白的认识。我作为华为S D N 控制器架构帅, 在负责华为S D N 控制器的架构设计过秸中, 接触到了各种S D N 信息, 既有来目客户的也有来自友商的, 既有来白华为高层的也有来白内部相关部门的; 甫加上华为F e l l o w 吴东君的指导, 这些都使我对S D N 有了一个自认为相对全面的认识, 我眼中也有了. 个目己的“ 哈姆雷特” 。今天我把对S D N 的各种认识总结并分事出来, 与广大读者交流, 希望读者能从中有所收获。为了方便理解, 本书有些章节以华为的实现作为示例, 这些示例是当时的快照, 并不代表华为正式产品的架构和方案。关于华为控制器产品架构、支持的功能和解决方案等, 可参考华为官方正式的产品手册、配置指南、命令参考等资料。本书并不代表仟何华为产品路标和承诺, 只是华为S D N 架构团队工作过秸中的总结和认识, 也包含了个人的观点, 钻漏不可避免, 请广大读者谅解, 并欢迎批评指正。本书介绍的各种思想和观点主要来自华为S D N 架构师核心团队的吴东君、闰长江和熊怜, 当然也有来自华为参与S D N 架构设计的小组, 包括白涛、倪辉、李艳民、黄铁英、曾瑞等同事。我们在. 起设计, . 起讨论, 对S D N 逐渐形成了基本概念。为此, 感谢华为S D N 设计团队, 他们拥有丰富的设计经验, 在整个架构和特性设计过秸中提出了大量的细节问题, 使得我们架构师团队能够更加准确地把搪细节。非常感谢. 起走过来的华为的大帅们, 包括涂伯颜、陈杰、杨宏杰、郭锋、施震宁、饶远、吕蠢等人。同时更加感谢潘梅芳、郝冠普, 他们不辞辛苦对本书进行评审、校对和插图整理。没有他们的辛苦付出, 这本书不知道是否能够完成。还要感谢李恃敏、陈双龙、阴元斌、倪辉、黄铁英、登林等人的评审。

2 S D N 原理解析一转控分离的S D N 架构最后, 感谢我的大人刘远碧、女儿问叶赫和问娜持, 她们这些年一直在脊后默默地支持我, 从来没有抱怨过我没有时间陪她们, 使我能全身心地投入我热爱的工作中, 并能够利用各种节假日完成这本书的写作。 L 二蒜系一

一次, 我驾车回家, 途中使用了导航软件导航。导航软件有个功能叫作“ 避开拥堵” , 由于高速捌堵, 它建议我提前从某个出口下高速, 但等我到了那个出口前2 公里处时就发现车道开始塞车, 我估计一定有不少人使用了导航相同的功能, 从而导致这里出口也出现拥挤。于是, 我决定继续沿着高速前行, 选择其他出口。出人意料的是, 我发现前面的拥堵其实已经解除了。我在想, 如果导航软件能够选择性地通告一些人走某些出日, 让另外. . 些人走其他出口, 进行流量分担, 是不是会更好… 些呢? 如此一- . 来, 导航软件对交通网络的状态更新的实时性将变得非常重要。假定导航软件把拥堵信息通告给驾驶员, 山驾驶员目行决定如何绕开拥堵时, 我认为大部分驾驶员会选择最短的不拥堵路径行进, 而这种决策很可能会导致新的拥堵。如果导航软件能够实时了解交通状态, 并对每个驾驶员规划出不同的路径, 总体上使得所有人都绕开捌堵, 而不会产生新的捌堵, 这是一个最为理想的结果。这个导航软件实际上对所有的车辆实施了集中控制, 使得整体交通状态变得史加通畅。如果只是通告交通状态信息给驾驶员, 山驾驶员目行决定行秸, 这种分布式路径决策, 极有可能导致新的拥堵, 而这恰恰是我们最不期望的结果。通信网络和交通网络是- . 样的, 儿乎面临相同的问题。作为现代通信网络的基础一I P 分组交换网络而言, 其基本原理就是全分布式路径决策。这种分布式控制网络的选路过程和上而的交通案例中的驾驶员白主根据道路捌堵状态进行选择绕路是. 样的原理, 其结果会产生新的拥堵。网络设备可以通过一些路由协议收集网络拓扑, 然后选择最短路径转发报文, 每个网络设备割出主选路并遵从该原则, 这就是分布式自主选路过秸。这种网络架构具有极高的网络生存能力, 使得网络本身能够全自治完成业务, 但是这种网络的可控性就受到极大限制。. - - . 方面, 在商用通信网络中, 网络设备供应商不只是一家, 经常是多厂家设备共同组网, 就要求这些不同厂家的设各需要协议互通, 而这个互通要求导致网络支持. 些新业务的时间非常漫长, 通常数年之久。另一ヽ ● 方面, 这种分布式自主网络, 在部署新业务时, 需要对网络设备进行软件升级。然而, 这些设备数量众多, 同时还承载着业务, 如何不间断业务升级如此众多的设备, 对网络运维人员而言是一个巨大的挑战。再者, 在这样分布式控制的网络中要部署业务, 需要逐个操作网络设备, 并需要保持这些网络设备配置的. . 致性, 以使它们能协同完成网络业务。这个过程也经常会出现同题, 部署业务人员必须学习大量的分布式控制协议的技术细节, 才能很好地进行业务部署和运维, 这种把内部技术细节暴露出来的做法增加了网络运维难度, 提升了对维护人员的技能要求, 从而增加了运维成本。而S D N ( S o f t w a r e D e f r n e d N e t w o r k , 软件定义网络) 则是试图重构传统分布式控制的

2 S D N 原理解析一转控分离的S D N 架构网络, 实现集中控制的网络。通过集中控制把网络进行软件化, 这样可以更好支持网络业务目动化和目治, 并简化了网络的复杂度, 同运维人员屏蔽了网络技术细节, 降低对网络运维人员的要求, 降低了运维成本。同时S D N 可以支持业务快速创新, 增加网络的盈利能力o S D N 控制器对网络的集中控制和交通挪堵时导航软件根据交通道路状态为不同的汽车安排不同的路径是一样的道理。通过在网络中部署一个集中控制的S D N 控制器, 当我们需要调整网络的行为, 不再需要去修改网络设备本身, 而是只要调整S D N 控制器内部的软件就可以了。由于采用了集中控制, 原来很多的网络分布式控制协议就不再需要了, 网络得到极大的简化, 进一. 步降低了对人员技能要求, 提高了网络可运维能力, 总体降低了运维成本。由于集中的S D N 控制器可以提供网络端到端的业务, 并提供这些业务的完全目治能力, 这样使得网络的业务目动发放能力得到加强, 能吏快地部署网络业务。这种做法使得网络运维者可以很简申地部署业务, 其至可以把这些业务接口直接开放给他们的客户, 从而实现无人工干预的业务销售能力o s D N 这样的能力就满足现在击联网公司对网络快速部署业务的需求, 提升运营商的业务创新发展速度o S D N 概念. 出来, 立即引起了业界的广泛关注, 从运营商、网络设备供应商、技术研究人员、初创公司都秋极参与讨论s D N 的价值、需求、实现、标准定义等同题。原因很简单, S D N 是对网络架构的重构, 网络架构的重构通常意味着产业链的重构, 也意味着产业分工的重构。那么, 在这次S D N 重构中, 哪些公司能够最后胜出, 哪些公司最后被大潮抛弃, 都取决于每个公司是件找对了自己的位置, 在产业链占据白己附. 席之地。运营商积极响应, 探讨需求和价值, 积极推动部署, 进行S D N 实验。传统供应商在传统网络有领先优势, 很难放弃目前的利益。所以这些具有优势的供应商是比较矛盾的。而. 些初创公司则积极投入S D N 的研发中, 试图在S D N 时代成为新的主流供应商。还有其他相关企业也积极投入S D N 的探讨中, 包括芯片供应阀、 O S S 供应阀等。于是有的供应阀积极拥抱, 有的佛应商则平推平就, 有的供应商则一边想办法拖延一边积极做好各种准备。山于有众多的企业参与S D N 的讨论, 于是在S D N 概念认识上也就产生了各种思路o 1 . 传统派, 认为S D N 就是把原来的O S S 做的更加实时, 支持网络业务自动发放就是种S D N o 这种思路主要解决了目前网络普遍存在的业务自治能力差的问题。通过这种S D N , 可以实现网络业务快速部署, 提供网络对客广需求的响应速度, 满足现在各种互联网对网络的快速业务部署需求0 2 . 演进派, S D N 需要把网络功能集中控制, 比如可以把网络内部的交换路径进行集中控制, 也可以把网络的边缘接入业务进行集中控制, 或者把西者都集中控制。通过这种灵活的集中控制, 使得这种S D N 可以很好的解决从现有的传统分在式网络向S D N 演进的问题。而凡是被S D N 集中控制的功能, 都可以简化网络, 降低运维成本, 加速业务创新的进秸0 3 . 创新派, S D N 需要支持完全转控分离, 集中控制, 实现O p e n F I o w 技术, 把设各完全白牌化, 设备控制面全部在S D N 控制器。这种思路是一种彻底的击命, 能够构建全

前言 3 新的网络架构, 实现所有S D N 的价值o o N F 标准组织推动这种技术的进步和成熟, 初创公司也积极支持这种思路。创新派而临的主要问题是如何能够兼容当前已经广泛部署的分布式基础网络同题。上述各种S D N 思路, 其实也反映了产业界对S D N 网络的各种期望和诉求。创新派可能是S D N 网络的终极日标, 为了达到终极目标, 要走的路可能会很长。因为目前现网已经有海量的传统分布式网络存在, 如何把海量现网逐渐迁移到S D N 网络, 必然经过一个较长演进阶段, 逐渐对网络进行一些集中控制, 逐渐对网络进行改造, 这样也就是上面说的演进派思路。而在为了能快速解决网络现在的业务白动化能力不足的问题, 传统派的思路就能够快速的满足这种诉求。所以这些S D N 思潮不是对立矛盾的, 而是S D N 的不同发展阶段的必然产物, 他们是对立统. . 的。本书主要目标同读者介绍演进派和创新派的S D N 基本原理和概念, 较少介绍传统派思路是因为这个阶段相对业内人员已经比较熟悉了。本书作者作为华为S D N 设计研究人员, 把自己对S D N 的理解分亭出来, 主要同读者阐述S D N 的基本原理, 什么是S D N , S D N 给网络带来什么变化, S D N 能够产生什么价值等, 希望通过对S D N 的解析, 让读者了解S D N 的精髓, 把握S D N 的发展趋势。本书主要内容第1 章, S D N 概述本章介绍了S D N 的产生历史, 以及相比传统分布式控制网络, S D N 网络带来了哪些价值。第2 章, S D N 网络的工作原理本章介绍了S D N 网络的基本工作原理, 并用实例方式介绍S D N 网络如何实现其价值的。第3 章, S D N 控制器实现原理本章给出了S D N 网络中的核心部件S D N 控制器的需求、基本实现框架架构和范例。第4 章, S D N 网络的可靠性本章给出了S D N 网络而临的可靠性挑战, 分析了S D N 网络的故障模式, 并给出了可能的解决建议。第5 章, S D N 网络收敛问题本章介绍了S D N 网络收敛和传统网络收敛时间对比, 并给出了可能提升S D N 网络收敛时间的建议方案。第6 章, S D N 的开放性本章介绍了S D N 网络的南北向升放的定义以及如何通过开放南向接口来保证控制器兼容多厂家转发器, 介绍S D N 应该开放哪些北向接日, 给出应用秸序如何使用这些接口的建议。

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