SDN

未来的数据中心网络包括三大件：SDN、Overlay无状态网络、vDC虚拟私有数据中心。

1 SDN最早为人们所熟知，即软件定义网络。核心理念是将网络功能和业务处理功能与网络设备硬件解耦，变成抽象化的功能，再通过外置的控制器来控制这 些抽象化对象。通过把传统网络的紧耦合架构拆分为应用、控制、转发三层分离的架构，网络将不再成为制约业务上线和云效率的瓶颈，而是在完成数据传输任务的 同时，也能变得和虚拟化后的计算、存储资源一样，成为一种可灵活调配的资源。

SDN包含控制器和openflow两大部分，控制器是一个软件，可以对整个网络设备进行管理和控制，管理包括下发转发表项，控制包括对所有网络设 备运行状态进行监控。Openflow是控制器与网络设备之间互通的语言，控制器通过Openflow对所有网络设备进行转发表项下发，设备管理。

2 Overlay无状态网络技术也是未来数据中心的重要组成部分。Overlay是叠加的意思，即通过在现有网络上叠加一个软件定义的逻辑网络，原有 网络尽量不做改造，通过定义其上的逻辑网络，实现业务逻辑，从而解决原有数据中心的网络问题，极大的节省传统用户投资。Overlay是一种将(业务的) 二层网络构架在(传统网络的)三层/四层报文中进行传递的网络技术。这样的技术实际上就是一种隧道封装技术。其实在网络技术里已经有了不少的封装技术，比 如MPLS、VPLS、GRE等等，那么为什么还需要这样一种新的封装技术呢。
Overlay最为关键的是要实现无状态网络，即在多个数据中心之间互访，虚拟机迁移都可以无感知地进行。对于上层应用业务无告知，也许一种业务是 多个数据中心同时多个虚拟机提供的，这个在Overlay网络里再正常不过了。Overlay目前包含有三大标准技术，其中当属VXlan技术最受关 注，VXlan是思科和VMware共同提出来的，自从被提出来就广受关注。从封装的结构上来看，VXlan提供了将二层网络overlay在三层网络上 的能力，VXlan Header中的VNI有24个bit，数量远远大于4096，并且UDP的封装可以穿越三层网络，比VLAN有更好的扩展性。在数据中心 里，Overlay提供了一种解决数据平面转发和多租户隔离的技术手段，而之前说到的SDN，是定义了一种控制和管理的网络架构。两者在未来数据中心里作 用并不冲突，而且VXlan技术还是SDN部署的必要条件，只有部署了VXlan才能上SDN，两者可以有机地结合，共同发挥作用。

3 未来的数据中心有了SDN和Overlay，是不是就够了然不够。还有一个重要的组成部分，那就是vDC虚拟私有数据中心。vDC虚拟私有数据 中心其实包含很多内容，安全的虚拟化，服务器的虚拟化以及网络的虚拟化，对数据中心全面做虚拟化。vDC虚拟私有数据中心网络部分的典型技术目前是 VMware的Neutron网络技术。Neutron目的是为 OpenStack 云更灵活地划分物理网络，在多租户环境下提供给每个租户独立的网络环境。另外，Neutron 提供 API 来实现这种目标。Neutron 中用户可以创建自己的网络对象，如果要和物理环境下的概念映射的话，这个网络对象相当于一个巨大的交换机，可以拥有无限多个动态可创建和销毁的虚拟端口。 Neutron是一个站在SDN之上的，提供接近应用层的网络虚拟，偏应用层的技术，是SDN的有效补充。SDN实现的是三层以下的虚拟化，而vDC网络 关注的是四到七层的虚拟化。

SDN的本质定义就是软件定义网络，也就是说希望应用软件可以参与对网络的控制管理，满足上层业务需求，通过自动化业务部署简化网络运维。

1 SDN标准：ONF

网站：https://www.opennetworking.org/

参考：http://www.cnblogs.com/qq952693358/p/5835640.html

SDN的核心：可编程性

SDN的思想：SOA面向服务

面向服务的体系结构(service-oriented architecture SOA)

使网络连接的大量计算机易于合作，以 服务 而不是人工交互来交流信息。
使得更可用的，更灵活又可拓展的应用和服务得以构建，测试，部署和管理。

软件定义网络

网络是IT行业的基石。
网络如果以正确的方法来架构和运用，就能成为目前最大的业务推动者：把网络，服务器和存储紧密联系在一起，使SOA原则应用于网络层。
SDN 和 API 更加方便地实现 对网络和服务的 编程意图 和 状态接收。
将SOA原则应用于网络层，网络变的更加容易，它提供的服务更加可以通过编程来实现，更加灵活。使得企业可以以更快的速度转换IT技术。

究竟什么是软件定义网络/h2>

SDN是一种简化网络的方法 和 体系架构，使得 网络对其工作负载和服务的要求更具有反应性，从中也可以窥探出未来网络的发展趋向：走向智能化。
SDN提供一种功能：使得网络能够被运营商以编程的方式来访问，这样的目的是 1）实现网络自动化管理 以及服务编排。 2）能够跨路由器，跨交换机进行网络配置。3）对执行操作的应用程序 和 网络设备的操作系统 进行解耦合；即将应用程序和操作系统之间的关系理顺。

注：耦合就是程序中的一部分跟其他部分之间的关系。解耦合就是把必要的耦合理顺，同时尽量减少不必要的耦合（这一句其实就是高内聚低耦合的通俗解释）。

SDN为什么会出现/h2>

从历史上看，网络配置的特征 是静态的，不变的，通常是不允许触碰的。需要在设备上面人工手动，基于命令行来进行配置。

静态的网络配置导致了什么问题/strong>
1)可管理性差 2)核心的可拓展性差

需要对付一个比较大的网络(有许多的交换机，路由器以及服务器)的时候，比如需要一个操作来应用到在整个操作系统的所有设备的时候，人工管理很明显力不从心：根本不够灵活和敏捷；并且不能支持动态配置和瞬时数据(即配置并不是持久地保持在配置文件中)。

于是乎，SDN出现了。

SDN体系的一个主要功能是：在一个平台上编写应用程序，利用从不同来源获得的信息，根据这个网络的拓扑结构和情况 专门定制对这个网络的操作。

SDN体系 三种理解

理解一：集中式的管理下 分布式1)控制2)管理3)数据平面。

这句话，从前半句话和后半句话进行理解。首先 集中式的管理，代表着SDN体系和传统体系的不同：由我们计划的策略决定的一些规则 集中地进行管理(比如策略的安全性，质量以及监控)。其次 分布式的平面，代表着我们决定的策略以及一些规则 是具体应用在网络中的每一台网络设备上的。

策略针对特定的网络 集中地进行一些修改和增删。而策略所需要执行的操作，则是具体到这个特定网络中的每一台网络设备中。

这样做的好处：灵活，可拓展性强，比起之前的旧的网络体系来说，控制能力大大增强。

理解二：SDN并不是取代现有的路由器和交换机的控制平面，而是进行补充。

怎么补充DN提供整个网络的拓扑结构，原有的控制平面只能看到小部分，而现在SDN提供了整个网络的拓扑结构和状态，这使得我们的决策更加具有准确，更加具有弹性：比如某一台网络设备出现了故障，我们能够迅速的根据相关的网络拓扑以及周围网络设备所提供的信息解决故障，提供了最大的保护。

理解三：SOA 和 SDN

开篇介绍了SOA的概念：使网络连接的大量计算机易于合作，以 服务 而不是人工交互来交流信息。

从上文来看，SDN是如何贯彻SOA的br> SDN提供一种功能：使得网络能够被运营商以编程的方式来访问
与SOA联系：使得服务的构建和测试，部署与管理，通过编程的方法来实现，更加灵活，具有可拓展性。

也就是说，SDN是一种面向服务的体系结构(SOA)，这是它通过 可编程性 来实现的。

可编程性，体现了SOA的理念，是SDN的核心。

小结一：

从上文来看，SDN可以从两个方面入手：
1)它是如何解决传统网络的问题(可拓展性差，不灵活等等)的利用 集中式的管理下的 分布式控制平面，管理平面，数据平面；提供全局的网络拓扑图。
2)它所贯彻的思想OA面向服务，利用服务来进行网络设备之间的交流。如何实现DN的可编程性
3)SOA和SDN的可编程性 带来了什么升了SDN网络的可拓展性和灵活程度，这一点和解决传统网络的问题联系了起来；使用户能够更加便捷的管理网络，运维人员和管理员能够迅速响应需求；使得应用程序更加贴近网络。

我没有什么雄心壮志，我只想给自己和关心自己的家人和朋友一个交代，仅此而已。

目前网络层面流行的技术概念：虚拟中心；公有云私有云；数据中心等等。

SDN主要的模拟器：Mininet OpenDaylight(Cisco) ONOS(AT&T等运营商主流的SDN工具)

重要技术：SDN控制器。

标准的定义：ONF：是由 Microsoft Google 等互联网公司定义SDN标准。而不是传统的ISO，RFC。

网卡 + 网线 + 协议栈 组成最小单元网络
1）网线提供物理介质，承载比特流/电信号(数字信号)。
2）网卡进行数据处理，将比特流转换为数据，将磁盘上的数据/字节 转换为 网线上的比特/电流。
3）协议栈作为沟通语言，实现通信过程中的数据解析，地址寻址，数据流控制。

缺陷：无法实现远距离的通信。

信号中继，整形滤波，中继和放大信号。

缺陷：中继器只有两个接口，无法实现多主机的直接通信。

集线器，即多口中继器，是OSI七层模型的物理层模型。

缺陷：带宽利用率低，处在同一个冲突域中，会往所有接口洪泛信息。

网桥是链路层产品，能够阅读和记录MAC信息，生成MAC通信表。代表着快速以太网来临
它能够进行冲突域隔离。

缺陷：接口默认两个，对网络的冲突隔离有限。速度慢。

交换机是当代计算机网络中比较重要的产品和技术，每一台连接到Switch的主机都处于一个独立的冲突域内。同时利用MAC通信表进行转发数据流。

交换机是在网桥的基础上进行改进的，相比网桥有以下优点：
1)接口数量更加密集，每一台主机在独立的冲突域，带宽利用率大大增强。
2)利用ASIC硬件芯片进行高速的转发。
3)能够进行VLAN虚拟局域网的隔离：不仅仅能够隔离冲突域，还能通过VLAN隔离广播域。

它是一种局域网产品，目前处于主流地位的仍然是以太网技术。

缺陷：一般用于本地网络通信，无法实现广域网通信。

在后面的SDN学习过程中，它是主要的转发数据的工具。

路由器是网络层产品，基于IP寻址，采用路由表来进行数据转发。
路由器实现了不同局域网之间的通信连接，可以是不同的介质，比如以太网和令牌环网可以互通，实现广播域隔离，实现远程通信(WAN广域网连接)
路由器的诞生，是互联网络大爆炸的主要原因，跨不同介质，跨不同网络的联系得以实现。
IP寻址机制，利用了路由器之间的路由选择协议等，保证了数据的准确传输：只要连接两端的两台主机有配置合理的逻辑IP地址，就可以进行通信。

无线AC/AP Access point 可以看成带有无线功能的交换机/路由器。随着移动办公的趋势，网络中无线产品越来越多。

根据部署方法分类：
1)胖AP：无线AP具有独立的操作系统，可以独立调试网络热点中的所有配置。eg. TP-LINK
2)瘦AP：无线AP只具备无线信号发射的功能，所有的命令调试全部集中在后台的AC/无线控制器上面。
小型无线网络，比如家庭网络，使用胖AP即可解决；大型无线网络，比如无线城市，则需要使用瘦AP方案解决。

这种后台控制器的思想 和 SDN有一些渊源。

防火墙Firewall 是一种网络安全产品，对网络进行安全访问限制，一般在互联网边缘使用，防止外部黑客的攻击。
防火墙可以看成是带有安全功能的路由器，很多防火墙的内容可以在路由器上看到，比如路由协议，访问控制列表，地址翻转技术。

是否有了防火墙就可以不用路由器了呢strong>路由器一般和防火墙同时存在，防火墙负责安全隔离，路由器负责路由选路。

根据防火墙的技术特征，可以分为包过滤，应用代理，状态监测防火墙；根据产品形态，可以分为软件和硬件防火墙。

网络拥塞一直是传统网络中的永恒问题，从TCP的流量控制机制：滑动窗口，防止小包，慢启动拥塞避免等等；到中间路由器提高转发效率的做法：比如OSPF取代传统的RIP，避免了大量的RIP更新，更高效地转发数据同时也避免了大量的路由交换信息；再到流控产品。
这些措施，策略，产品的出现是必然的：网络如今以一种极快的速度在发展，每时每刻都有大量的数据需要进行处理，倘若没有合理的流量控制，网络拥塞会使得整个网络的效率非常之低。

家庭SOHO网络，小型创业公司网络，园区网，政务网，数据中心网，电信/互联网······

要满足 端到端的主机通信，远程网络的主机通信，不同局域网络之间的通信，处理泛洪问题，解决安全问题，解决流量控制问题 等等一系列十分复杂 实现困难的问题，可想而知，配置网络是一件多么庞大，多么困难的事情了。
在网络速度迅猛发展的今天，网络流量越来越多，网络拥塞也日益见长。在解决以上问题的同时，解决 网络安全控制，网络拥塞控制，保证网络效率，解决网络配置难，管理网络难，更新服务难 等一系列困扰以久的问题也迫在眉睫。传统网络越来越为人诟病，原有架构在解决这些问题的路径上举步维艰，难以维系。

因此，我认为，SDN的出现是必然的，在网络领域是一种伟大的历史革命。

“传统网络行业的发展，是一种按需发展的思路：出现什么问题就解决什么问题催生出什么产品。”这句话是根据传统网络的发展历程得出的结论：从刚刚开始的中继器 到 现在如此庞杂的互联网络，每一次革命性的网络设备的发明，都是源于需求。

但是，这样的发展速度是十分缓慢的：大部分网络产品是硬件产品，更新迭代远不如软件快。
最致命的一点：“底层是对用户封闭的，客户的意见只能反映到厂商，由厂商来解决他们的需求，周期长，效率低。”

因此，我们的思考，就从这些问题入手：我们能不能做出一个架构，让网络像软件一样，更新快，用户体验好，可管理性强，用户如果有需求可以直接对它进行相关操作。

于是乎，有了这么强烈的需求，技术就出现了：SDN。

在网络发展速度如此之快的今天，传统网络的架构充满了危机，主要有这四个问题(3+1)。

1)传统网络的部署和管理 非常困难
2)分布式网络架构凸显瓶颈
3)流量控制十分棘手

4)可编程性

本文从以上三个角度出发，结合视频内容和自己的理解进行一个阐述。

为什么要介绍传统网络架构的危机有在了解了传统网络架构的不足与缺陷之后，才能更好的理解SDN新型网络 “新”在哪里，优在哪里。

网络产商的分类

1)综合厂商/全栈厂商：提供交换机，路由器，防火墙，无线等技术产品 和 整体的解决方案。比如Cisco，Huawei，H3C等等。
2)安全厂商：对外提供防火墙，入侵检测，入侵防御，安全网关，防止病毒等等技术产品。比如Checkpoint。
3)流控厂商：提供流量控制产品。比如F5，Randware。

如何对网络设备进行操作/h3>

不同的厂商所生产的网络设备，需要不同的方式进行调试和配置。
一般通过命令行和Web界面。

我们的网络，大部分是混合型网络，各大厂商的网络设备鱼龙混杂。
这就使得，对一个网络中不同的厂商生产的网络设备进行 统一 的调试和配置，是一件困难又复杂的事情。

但是好在底层有 路由选择协议等等用于路由器交换信息的协议，使得 不同厂家生产的路由器互相交流 是没有问题的。因此客户采购网络设备的时候，可以根据自身的需要 选择合适的方案。

关键点：网络厂商的不同，造成了网络设备的不同，给网络的管理和配置带来了非常大的困难。

目前，我们是如何管理这么多的网络设备呢/h3>

如何统一来管理这么多的 不同品牌的网络设备呢通过 在服务器上搭建的网管软件。

比如学校利用的就是网管软件，架设在服务器中；网管软件生成网络的拓扑图，知道哪一台PC在哪里，出现故障能够进行报警。

关键：网管服务器 是目前主流的网络设备管理方案，网络设备(路由器，交换机，防火墙等等)和 网管系统(H3C iMC等等) 部署SNMP协议：这是一种 侧重监控网络 的协议。
通过网管系统能够对全网进行 可视化拓扑发现，配置管理，链路质量检测等等。

网管系统一般部署于安全管理区域。

SNMP协议：简单网络管理协议，侧重监控，而不是配置和部署。
当某一台网络设备发生故障的时候，SNMP协议监控到了这一异常，发出警告；用户通过网管软件的警告，来获知相关错误信息，通过远程登录或者是下机房 进行命令行配置和调试。

注意：网管软件起到的只是一个监视器的作用，真正去修改配置解决问题 还是需要我们自己手动。

引出我们的第一个问题：传统网络的部署和管理 非常困难！

网络产商杂乱；网络设备种类多，数量也多；配置和管理的 命令不一致。 -> 配置难，管理烦

不同的网络设备是如何协同工作的/h3>

网络设备之间，大部分都是采用 路由交换协议等 网络协议 来进行信息的交互。比如 OSPF/BGP/MPLS 等。
这些协议大部分的逻辑基础，都是【邻居建立 -> 信息共享 -> 选择路径】这样的工作流程。

这句话很重要：大部分网络采用的是 典型的分布式网络架构：设备和设备之间相互交流路由信息，然后根据这些信息建立拓扑信息库，按照一些选路的算法计算路径。

举个例子：OSPF，建立邻居关系之后，交换第一类LSA，建立拓扑数据库，然后把数据库的内容作为SPF/Dijkstra算法的输入，确定最短路径，然后添加到路由表项中。

每一个设备都会进行独立的计算，相当于都具有一个独立的大脑与一个独立的转发硬件。

协议是 网络设备的语言，相当于人类沟通的语言。

关键：不同的网络设备之间 通过协议进行交流，大部分协议都是通过 建立关系->信息共享->选择路径 这三个步骤来实现的。
分布式网络架构，实现的是 网络设备与网络设备互相交流本地的信息。比较典型的代表是 OSPF的分区域。

与现在的SDN最大的区别就是：传统的网络，每一个底层设备(路由器，交换机等等)都有一个独立的大脑；而SDN除了控制器有大脑，转发层的 交换机 就是个傻逼。

如果网络发生动荡，设备怎么进行交互/h3>

网络设备以 接力棒 的形式不断告诉下一跳邻居设备，然后将故障的链路删除。
但是可能会有多余的重复的信息。

当流量 暴增 时，网络拓扑 膨胀 时···

现在的云计算，大数据等互联技术的发展，导致网络中的流量越来越多，几乎以指数增长的形式上升，这使得底层网络设备的数量不断增加，压力越来越大，路由收敛的时间越来越长，效率越来越低。

在所有的网络类型中，数据中心网络(互联网公司)，电信网络(运营商) 网络压力最大，改革的意愿最强。
因此，SDN新型网络的主要引导者及其标准的指定者，是 运营商 和 互联网公司(主要)。

关键：网络数据膨胀，路径就会出现故障，有可能出现环路，这导致了路由收敛的时间(所有路由器更新路由表项的时间)非常之漫长。

如今，上千上万台交换机在传统网络的底层工作，硬件方面的变革(就像我上一篇随笔提到的那样)无法继续满足人类的需求。因此，网络的整体设计，需要从底层，甚至从设计思想上面做出变革。

引出第二个问题：分布式网络-接力棒模式 凸显瓶颈！路由表更新太慢了！网络设备需要分配的资源太多了！这个理念需要革新了！

分布式 可以理解为是 传递接力棒 的模式：你传递给它，它再传递给另外的网络设备。
网络设备独立计算，网络设备和网络设备之间 接力棒式 的交换路由信息，以及它的分布式架构 -> 凸显瓶颈：独立计算导致计算量庞大，每一台网络设备需要分配的资源多；分布式导致路由汇聚缓慢，路由器更新路由表项慢 等等。

这也就说明了，原有的 分布式设计网络的理念 需要进行革新。

传统的网络带宽是如何分配的呢键词：负载均衡

数据的负载均衡 在传统的网络中并没有很好的解决：前往同一个目的地的带宽相同的路径A和B，有可能 A 95%的带宽都用于承担数据了，压力非常大，而 路径B 的带宽则只有20%利用率。
这在数据中心里是非常容易发生的一件事情，当非常多的数据进来的时候，并没有完全的实现路径的负载均衡，这就很可能出现这种很危险的情况：某一个设备，在某一个瞬间压力过大崩溃了。

因此，当今网络最大的一个问题之一，就是 流量的可视化。现在的 流量控制网络设备，并不能做到对全网，全链路进行流量控制，进行合理的负载均衡。
来源：翟海飞