SDN在IP网络演进中的作用分析

李虎++石荣水

摘 要：当前，web上的服务种类和服务数量越来越多，这对网络的运行提出了更高的要求，因为可能在非常短的时间内，部分服务就获得巨量的用户数量和服务需求，致使网络中的使用方式和流量模式难以预测，极大的降低网络运行的反应速度和用户体验，不能快速满足用户需求。简而言之，就是以往建立起来的基础设施，已经适应不了当前的服务需求，必须要做出演进，进一步提高自身的敏捷性、智能性以及经济性，为实现这样的效果、达到这样的目的，我们应当积极尝试将SDN技术应用其中。本文基于作者自身的实际工作与学习经验，主要就SDN在IP网络演进中的作用进行了分析，以期能为相关工作的实践提供参考。

关键词：SDN；网络；演进

中图分类号：TP393.02 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）19-0049-01

当前，社会对于网络的需求已经大大提升，传统的网络运行已经较难适应，为此我们必须要通过对相关技术的应用，来使传统的IP网络向前演进。

1 SDN的基本简介

SDN即Software Defined Network的简称，中文译为软件定义网络，它是当前网络虚拟化的一种实现方式，其主要以OpenFlow技术为核心，可以将网络设备的数据面和控制面分离开，从而对网络流量进行更加灵活得控制，从而提高网络流量的敏捷性、智能性，同时经济性也较为可观，与NFV（Network Function Virtualization，网络功能虚拟化）联用的话，可以使传统的网络运行变得更加流畅、高效。NFV具体所指的是在标准的计算机服务器以及相关的存储和交换机设备上运行基于虚拟机的多租户网络功能或者应用。包括会话控制应用，如IMS，和服务控制器数据平面处理功能，如ePC，以及数据平面报文转发功能，如以太网交换或者IP路由[1]。

2 SDN在IP网络演进中的作用

SDN和NFV其二者是相互独立的，可以分开独立运行，即NFV可以实现网络功能的虚拟化，但是不需要SDN的支持，而SDN可以实现网络的最佳化、自动化，但是却并不一定非要通过NFV来虚拟网络功能，不过在现实中，其二者往往被联合使用。就现目前的宏观趋势来看，SDN和NFV被应用到IP网络当中已经成为了定势，这是推广、普及、应用还尚不全面。下面分三个场景，对SDN和NFV在IP网络演进中的作用进行分析，这三个场景都是非常现实和实际的，任何运营商都可能做出对应的一个或多个选择。

第一种场景为NFV+DCSDN，和传统的IP网络相比，该场景下网络演进的主要变化，是网络功能的虚拟化实现在集中式数据中心的NFVP中，并在数据中心，通过对SDN的使用运行，来进行虚拟功能的自动网络连接。该场景下的数据中心，为IT和电信数据中心共同构成，其配置有IT和电信虚拟功能，其可以提供两种主要的服务虚拟化功能，其一是网络应用功能，如IMS，其二是网络服务控制功能，如ePC。下面针对该场景，进行两种不同迁移方案的探讨。第一种方案是完全迁移NA，原来以物理形式存在在电信数据中心的NA，完全被虚拟的NA取代[2]；第二种是对于SC，虚拟功能进行了物理实例方面的增强，对一部分的流量进行了吸收，此时网络中的物理实例依然被保留。和第一种方案相比，第二种方案能够让网络运营商，继续为部分具有较高网络使用要求的业务服务，例如在LTE上运行的用户宽带，与此同时其还具备非常强的灵活性，可以通过虚拟实例，来按需提供弹性化、动态化的服务需求，或是直接支持吞吐量本身就较低的应用，例如在LTE上运行的M2M。对此，贝尔实验室进行了相关的研究，通过建模获取到的相关数据显示，这种混合方案可以在近、中期实现最佳总拥有成本。另外，还有一种方案，其主要是实现对部分网络功能的虚拟化，另一部分的功能依然存在于物理网元上。比如说ePC的迁移，物理存在的MME，由虚拟的进行替代，但PGW以及SGW依然保持原来的物理存在形式不懂，这种方案主要是为了逐步适应和逐步推进虚拟功能，避免突然产生的全面变革[3]。

第二种场景为NFV+SE-SDN，在这样的场景当中，一个到数个的网络功能，均可以通过虚拟实例被迁移到集中式数据中心，同时对业务运行的终端也进行虚拟化，SDN由一个单一数据中心扩展到自动连接虚拟业务终端和服务控制。其连接的实现，需要使用到VPN，即SD-VPN，也可以被称为软件定义的VPN。SE，如驻地网关功能以虚拟实例的方式部署在靠近终端用户的本地数据中心中，它也可以部署在用户驻地侧的服务器上。这种架构可以用于为企业站点之间或者企业应用和其远端员工之间提供安全通信。该架构也可以用于支持消费者的“虚拟CPE”应用，或者支持“网络分片”，以便为应用或者内容提供商提供隔离的虚拟网络。在第二种场景中，虽然SDN在终端处提供动态网络配置，但是通过WAN的连接还是由OSS管理，甚至可能由手動进行管理。所以，在这样的情况之下，VPN的特性以及能力依然是静态的。

第三种场景，是基于NFV+SE-SDN的扩展，主要由SDN来对WAN进行控制，对于应用的需求，或是企业的需求，可以让VPN进行动态的适应，这种场景为NFV+WAN-SDN。SD-VPN的需求可以一直变化，工作时段，企业网络流量主要是实时语音和视频通信。晚上，主要是数据备份和自动汇报系统流量。由SDN控制的WAN允许VPN在白天应对中等吞吐量、最小时延、高QoS保障等需求。而在夜晚则能应对高吞吐量、突发性强以及流量尽力等特性。在该场景中，WAN-SDN控制器配置网络中的路由和传输功能，以便管理VPN的特性，包括能力、最佳路径选择、QoS匹配等。WAN-SDN控制器使用多种API和协议来学习网络拓扑、状态以及管理网络资源，其包括但不限于OpenFlow、NetConf、SNMP、REST、CLI[4]。很容易想象出可把这种架构扩展到包含接入网，甚至是终端用户网络的SDN控制，以便提供真正端到端的网络敏捷度。

3 结语

就当前的网络服务和网络应用发展趋势来看，传统的网络运行模式已经逐渐的难以适应需求，这会降低网络运行的反应速度和用户体验，因此传统网络运行的发展、演进已经势在必行。SDN作为一种网络虚拟化技术、方式，可以在传统IP网络的演进中发挥出重要的作用，尤其是通过与NFV的联用、配合，可以显著提升网络运行的敏捷性、智能性以及经济性，从而满足现代网络使用需求。

参考文献

[1]Mark M.Clougherty，Christopher A.White，Harish Viswanathan，等.SDN在IP网络演进中的作用[J]. 电信科学，2014，（05）：1-13.

[2]张鹏.中国联通与华为达成SDN/NFV联合创新 共同酝酿下一代网络演进蓝图[J].通信世界，2015， （12）：33-34.

[3]程琦.SDN+NFV在IP网云化应用思考[J].电信技术，2016，（11）：42-44.

[4]谭金刚.SDN、NFV技术在运营商网络中的引入思考[J].信息化建设，2016，（06）：60-61.endprint