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軟件定義網絡
軟件定義網絡(SDN)技術是一種網絡管理方法，它支持動態的、以編程方式高效的網絡配置，以提高網絡性能和監控，使其更像云計算而不是傳統的網絡管理。軟件定義網絡旨在解決傳統網絡的靜態架構分散且復雜的事實，而當前網絡需要更大的靈活性和易于故障排除。SDN試圖通過將網絡數據包（數據平面）的轉發過程與路由過程（控制平面）分離，將網絡智能集中在一個網絡組件中。該控制平面由一個或多個控制器組成，這些控制器被認為是包含整個智能的SDN網絡的大腦。然而，智能中心化在安全性、可擴展性和彈性方面有其自身的缺點，這是軟件定義網絡的主要問題。
自協議于2011年出現以來，SDN通常與協議（用于與網絡平面元素進行遠程通信，以確定跨網絡交換機的網絡數據包的路徑）。然而，自2012年對于許多公司不再是獨家解決方案，他們增加了專有技術。其中包括的開放網絡環境和的網絡虛擬化平臺。
SD-WAN將類似技術應用于廣域網(WAN)。
SDN技術目前可用于需要極快故障轉移的工業控制應用，稱為操作技術(OT)軟件定義網絡(SDN)。OTSDN技術是一種在關鍵基礎設施網絡的環境強化硬件上管理網絡訪問控制和以太網數據包交付的方法。OTSDN將控制平面的管理從集中在流控制器中的交換機抽象出來，并將SDN作為底層控制平面應用到交換機中。去除了傳統控制平面，簡化了交換機，同時集中控制平面管理。OTSDN中使用的通用控制平面標準是，使其可與其他SDN解決方案互操作，不同之處在于是交換機中xxx的控制平面，并且交換機在電源循環期間保留流量，并且所有流量和冗余都經過主動流量工程設計因此交換機可以執行轉發，它們被配置為在有或沒有在線流量控制器的情況下執行。OTSDN在性能、網絡安全和態勢感知方面為工業網絡提供了優勢。性能優勢是通過使用中的快速故障轉移組的主動流量工程意外事件實現的，從而在微秒內從鏈路或交換機故障中恢復網絡，而不是像生成樹技術那樣的毫秒級。另一個性能優勢是環路緩解是通過流量工程路徑規劃完成的，而不是阻塞端口，允許系統所有者主動使用所有端口。OTSDN的網絡安全優勢在于交換機默認拒絕，流是允許流量轉發的規則。
這提供了強大的網絡訪問控制，可以在每一跳從OSI模型的第1層到第4層檢查數據包。由于舊控制平面不再存在，因此移除了舊控制平面安全漏洞。MAC表欺騙和BPDU欺騙不再可能，因為兩者都不存在于OTSDN交換機中。旋轉和網絡偵察不再適用于適當的流編程，因為僅允許轉發結合物理位置和路徑與虛擬數據包過濾的流量。OTSDN的態勢感知優勢使網絡所有者能夠了解他們的網絡上有哪些設備，哪些對話可以和正在發生，以及這些對話可以在誰之間發生。OTSDN網絡技術允許以太網滿足關鍵基礎設施測量和控制的苛刻通信消息交換要求，并簡單地為系統所有者提供對哪些設備可以連接到網絡、這些設備可以連接到哪里以及每個設備可以進行哪些對話的控制有。OTSDN的態勢感知優勢使網絡所有者能夠了解他們的網絡上有哪些設備，哪些對話可以和正在發生，以及這些對話可以在誰之間發生。OTSDN網絡技術允許以太網滿足關鍵基礎設施測量和控制的苛刻通信消息交換要求，并簡單地為系統所有者提供對哪些設備可以連接到網絡、這些設備可以連接到哪里以及每個設備可以進行哪些對話的控制有。OTSDN的態勢感知優勢使網絡所有者能夠了解他們的網絡上有哪些設備軟件定義數據中心，哪些對話可以和正在發生，以及這些對話可以在誰之間發生。OTSDN網絡技術允許以太網滿足關鍵基礎設施測量和控制的苛刻通信消息交換要求，并簡單地為系統所有者提供對哪些設備可以連接到網絡、這些設備可以連接到哪里以及每個設備可以進行哪些對話的控制有。
軟件定義網絡的研究仍在繼續，因為許多仿真器正在開發用于研究目的，例如、、等。
概念
SDN架構將網絡控制和轉發功能解耦，使網絡控制變得直接可編程，并使底層基礎設施從應用程序和網絡服務中抽象出來。
的開放流協議可以在SDN技術一起使用。SDN架構是：
需要新的網絡架構
移動設備和內容的爆炸式增長、服務器虛擬化以及云服務的出現是推動網絡行業重新審視傳統網絡架構的趨勢之一。許多傳統網絡都是分層的，由以樹狀結構排列的以太網交換機層級構成。當客戶端-服務器計算占主導地位時，這種設計是有意義的，但這種靜態架構不適合當今企業數據中心、園區和運營商環境的動態計算和存儲需求。推動新網絡范式需求的一些關鍵計算趨勢包括：
改變交通模式在企業數據中心內，流量模式發生了顯著變化。與大量通信發生在一個客戶端和一個服務器之間的客戶端-服務器應用程序相比，今天的應用程序訪問不同的數據庫和服務器，在將數據返回到最后之前創建了一系列“東西向”機器到機器流量經典“南北”流量模式中的用戶設備。與此同時，用戶正在改變網絡流量模式，因為他們推動從任何類型的設備（包括他們自己的）訪問企業內容和應用程序，隨時隨地進行連接。最后，許多企業數據中心經理正在考慮實用計算模型，其中可能包括私有云、公共云或兩者的混合，“IT消費化”用戶越來越多地使用移動個人設備（如智能手機、平板電腦和筆記本電腦）來訪問公司網絡。IT面臨壓力，需要以細粒度的方式容納這些個人設備，同時保護公司數據和知識產權并滿足合規性要求。云服務的興起企業熱情地接受了公共和私有云服務，導致這些服務空前增長。企業業務部門現在希望能夠根據需要和點菜靈活地訪問應用程序、基礎設施和其他IT資源。為了增加復雜性，IT對云服務的規劃必須在安全性、合規性和審計要求不斷提高的環境中完成，同時業務重組、整合和合并可能會在一夜之間改變假設。無論是在私有云還是公共云中，提供自助服務配置都需要彈性擴展計算、存儲和網絡資源，xxx是從一個共同的觀點和一套通用的工具。“大數據”意味著更多帶寬處理當今的“大數據”或大型數據集需要在數千臺服務器上進行大規模并行處理，所有這些服務器都需要相互直接連接。大型數據集的興起推動了對數據中心額外網絡容量的持續需求。超大規模數據中心網絡的運營商面臨著將網絡擴展到以前無法想象的規模、保持任意連接而不中斷的艱巨任務。大型數據中心的能源使用隨著物聯網、云計算和SaaS的出現，對更大數據中心的需求增加了這些設施的能源消耗。許多研究人員通過應用現有的路由技術來動態調整網絡數據平面以節省能源，從而提高了SDN的能源效率。也正在研究提高控制平面能效的技術。
軟件定義網絡的組件
以下列表定義并解釋了架構組件：
軟件定義網絡應用SDN應用程序是通過北向接口(NBI)明確、直接和以編程方式將其網絡要求和所需網絡行為傳達給SDN控制器的程序。此外，他們可能會出于內部決策目的使用網絡的抽象視圖。一個軟件定義網絡應用程序由一個SDN應用程序邏輯和一個或多個NBI驅動程序組成。SDN應用程序本身可能會暴露另一層抽象的網絡控制，從而通過各自的NBI代理提供一個或多個更高級別的NBI。SDN控制器SDN控制器是邏輯上集中的實體，負責(i)將需求從SDN應用層向下轉換為SDN數據路徑，以及(ii)為SDN應用程序提供網絡的抽象視圖（可能包括統計數據和事件）.SDN控制器由一個或多個NBI代理、SDN控制邏輯和數據平面接口控制(CDPI)驅動程序組成。作為邏輯上集中的實體的定義既不規定也不排除實施細節，例如多個控制器的聯合、控制器的分層連接、控制器之間的通信接口，也不是網絡資源的虛擬化或切片。SDN數據通路SDN數據路徑是一個邏輯網絡設備，它公開可見性和對其廣告轉發和數據處理能力的無可爭議的控制。邏輯表示可以包含物理基板資源的全部或子集。SDN數據路徑包括一個CDPI代理和一組一個或多個流量轉發引擎以及零個或多個流量處理功能。這些引擎和功能可能包括數據路徑的外部接口或內部流量處理或終止功能之間的簡單轉發。一個或多個SDN數據路徑可能包含在單個（物理）網絡元素中——通信資源的集成物理組合，作為一個單元進行管理。也可以跨多個物理網絡元素定義SDN數據路徑。OSI第4-7層功能。數據平面接口(CDPI)的SDN控制是定義在SDN控制器和SDN數據路徑之間的接口，它至少提供(i)所有轉發操作的編程控制，(ii)能力廣告，(iii)統計報告和(iv)事件通知。SDN的一個價值在于期望CDPI以開放、供應商中立和可互操作的方式實施。軟件定義網絡北向接口(NBI)是SDN應用程序和SDN控制器之間的接口，通常提供抽象網絡視圖并能夠直接表達網絡行為和要求。這可能發生在任何抽象級別（緯度）和不同的功能集（經度）。軟件定義網絡的一個價值在于期望這些接口以開放、供應商中立和可互操作的方式實現。
SDN控制平面
集中式-分層式-分布式
SDN控制平面的實現可以遵循集中式、分層式或分散式設計。最初的SDN控制平面提案側重于集中式解決方案，其中單個控制實體具有網絡的全局視圖。雖然這簡化了控制邏輯的實現，但隨著網絡規模和動態的增加，它具有可擴展性限制。為了克服這些限制，文獻中提出了幾種方法，分為兩類，分層方法和完全分布式方法。在分層解決方案中，分布式控制器在分區網絡視圖上運行，而需要網絡范圍知識的決策由邏輯集中的根控制器做出。在分布式方法中，控制器在他們的本地視圖上操作，或者他們可以交換同步消息以增強他們的知識。分布式解決方案更適合支持自適應軟件定義網絡應用。
控制器放置
設計分布式SDN控制平面時的一個關鍵問題是決定控制實體的數量和位置。這樣做時要考慮的一個重要參數是控制器和網絡設備之間的傳播延遲，特別是在大型網絡的背景下。已考慮的其他目標涉及控制路徑可靠性、容錯、和應用程序要求。
SDN流轉發(sdn)
主動vs被動vs混合使用TCAM表來路由數據包序列（流）。如果流到達交換機軟件定義數據中心，則執行流表查找。如果使用或在ASIC中，則取決于流表實現，這是在軟件流表中完成的如果它是在硬件中實現的。在沒有找到匹配流的情況下，向控制器發送進一步指令的請求。這是在三種不同模式之一中處理的。在反應模式下，控制器根據這些請求采取行動，并在必要時為相應的數據包在流表中創建和安裝規則。在主動模式下，控制器預先為該交換機的所有可能的流量匹配填充流表條目。這種模式可以與當今典型的路由表條目進行比較，其中所有靜態條目都提前安裝。在此之后，不會向控制器發送請求，因為所有傳入流都會找到匹配的條目。主動模式的一個主要優點是所有數據包都以線速轉發（考慮到TCAM中的所有流表條目）并且沒有添加延遲。