软件定义网络架构

发布时间： 2022-11-10 10:27:11

软件定义网络架构，如图1所示，软件定义网络分为数据层、控制层、应用层三层。数据层负责报文转发，由网络底层的物理转发设备组成；控制层由网络控制器实现，负责将设备的分布状态抽象成全网视图，以便众多应用能够通过全网信息进行网络的统一配置；应用层提供具体的业务服务。

数据层与控制层之间的接口称为南向接口，南向接口确保转发设备完成状态上报、数据转发的任务；应用层与控制层的接口是北向接口，北向接口确保应用层业务掌握全网信息，并通过软件编程方式调用所需网络资源，方便网络配置和应用部署等业务的快速推进。

控制层内部的接口称为东西向接口，用于各控制器间的消息交互。网络控制器作为软件定义网络的核心组成，负责在网络设备与上层应用之间提供桥梁作用，为应用层提供编程接口使得上层应用能够操作底层网络设备；同时屏蔽底层网络设备，开放数据层的可编程能力。

图1　软件定义网络架构

目前主流开源网络控制器包括：

（1）ON.Lab发布的开源SDN网络操作系统ONOS，主要面向服务提供商和企业骨干网。如图2所示，整个ONOS架构分为三个核心层：北向接口抽象层、分布式核心层、南向接口抽象层。北向接口抽象层将网络和应用与控制、管理和配置服务的发展解耦；分布式核心层提供高可扩展性、高可用性及高性能，实现运营商级SDN控制平面特征；南向接口抽象层通过插件式的南向接口协议控制不同设备。

图2　ONOS架构

（2）由IBM、Cisco、Microsoft、NEC、Juniper等共同合作启动的OpenDaylight（ODL）项目。OpenDaylight总体架构如图3所示，南向接口协议通过插件的形式实现多种协议支持；SAL服务抽象层为模块和应用提供一致性服务，将来自上层的功能模块的调用转换为适合底层网络设备的协议格式；网络服务功能提供基本的网络服务；ODL编程接口对上层应用提供统一的REST接口。

图3　OpenDaylight总体架构

其他网络控制器还有Ryu、Floodlight、NOX等。

国内商用网络控制器主要有：

（1）华为首款全景SDN统一控制器Agile Controller 3.0（AC3.0），面向广域网、数据中心网络、企业园区及物联网四大商业场景，AC3.0提供全网资源按需获取、自动部署和智能调优的能力，可以将运营商网络、数据中心网络和企业园区网络端到端地协同起来，从而实现对客户网络、带宽需求的敏捷按需响应，有效提升云服务的资源调度效率，为客户提升整网效能的同时保障最佳客户体验。

（2）中兴通讯采用MICT-OS作为云网融合的Elastic Net的智能管控大脑和对外能力开放的中心，实现统一编排、自动运维和开放运营管理系统，MICT-OS构建统一业务与资源编排管理系统，实现业务一体化开发和统一发布、全网资源统一分配、弹性扩展，采用先进的微服务架构，不同的功能模块以微服务组件方式无缝集成。

传统网络操作系统（网络控制器）主要针对数据中心需求进行设计，一般采用分布式集群系统进行大规模网络管控，存在管控流量大、控制流表数量大等问题，难以满足弹性通信网络环境可感知、容量可伸缩、属性可变化、能力可调整、万物可互联的管控需求，因此需要设计、研究弹性通信网络操作系统。