SDN anses vara en nyckelteknik för utveckling av nya nätverksteknologier och applikationer.
Tillväxten av multimediainnehåll, den ökande användningen av mobila enheter och efterfrågan på cloud computing har alla bidragit till behovet av mer flexibla och effektiva nätverksarkitekturer.
Eftersom dessa trender har lett till oförutsägbara trafikmönster och plötsliga ökningar i efterfrågan på särskilda resurser, har traditionella nätverksarkitekturer kämpat för att hänga med.
Det fanns ett behov av en alternativ strategi eftersom skalning av nätverksinfrastruktur för att hantera dessa fluktuationer kan vara mycket kostsamt och komplicerat.
SDN utvecklades för att lösa detta problem genom att separera kontrollplanet från dataplanet. Detta gör att nätverket kan konfigurera om sig självt automatiskt för att möta förändrade krav, vilket förbättrar dess övergripande prestanda och effektivitet. Låt oss förstå vad detta SDN handlar om.
Innehållsförteckning
Vad är SDN?
Software-defined networking (SDN) är en modern nätverksarkitektur som tillåter administratörer att använda programvara för att definiera och kontrollera beteendet hos nätverksenheter snarare än att konfigurera dessa enheter individuellt.
Den är ofta ihopkopplad med nätverksfunktionsvirtualisering (NFV) ytterligare för att förbättra nätverkets flexibilitet och kostnadseffektivitet. Det möjliggör också centralisering av nätverksintelligens, vilket gör det lättare att felsöka och övervaka nätverket.
SDN:s arkitektur
En SDN-arkitektur inkluderar vanligtvis tre huvudlager: applikationsplan, kontrollplan och dataplan.
Bildkredit: Sotirios Goudos
De norrgående och sydgående gränssnitten används för att underlätta kommunikationen mellan arkitekturens olika lager. Genom att integrera dessa tre lager kan nätverket fungera på ett koordinerat och effektivt sätt.
Hur fungerar SDN?
I ett SDN-nät är styrplanet och dataplanet separerade. Styrplanet fattar beslut om hur trafik vidarebefordras genom nätverket, medan dataplanet ansvarar för att vidarebefordra trafik enligt dessa beslut.
Bildkredit: Jun Luo
Kontrollplanet implementeras med hjälp av en central styrenhet, en mjukvaruapplikation som körs på en enda server eller en uppsättning servrar. Styrenheten upprätthåller en global bild av nätverket och använder denna vy för att fatta beslut om hur trafik ska vidarebefordras. Den gör detta genom att kommunicera med dataplanselementen i nätverket, som är kända som ”vidarebefordrande element” eller ”switchar”.
Dessa switchar i ett SDN-nätverk är vanligtvis ”öppna”, vilket innebär att de kan styras och programmeras av extern programvara snarare än att vara hårdkodade med en fast uppsättning regler för vidarebefordran av trafik. Som ett resultat kan styrenheten konfigurera omkopplarna för att överföra trafik på önskat sätt.
För att styra switcharna kommunicerar styrenheten med dem med hjälp av ett södergående API, en uppsättning protokoll och gränssnitt som styrenheten kan använda för att skicka instruktioner till switcharna och ta emot statusinformation från dem. Och kontrollern använder norrgående API:er för att kommunicera med applikationer och system på högre nivå som behöver använda nätverket, till exempel applikationer som körs i molnet.
På detta sätt fungerar styrenheten som nätverkets ”hjärna” genom att fatta beslut om hur trafik ska vidarebefordras och kommunicera dessa beslut till switcharna, som fungerar som en ”muskel” i nätverket, och utför instruktionerna som tas emot från kontrollant och vidarebefordra trafik i enlighet med detta.
Funktioner hos SDN
Det finns flera nyckelfunktioner hos SDN som skiljer det från traditionella nätverksarkitekturer:
- Flexibilitet: Ändringar av nätverket kan göras utan att fysiskt omkonfigurera enheter vilket gör att nätverkshanterare kan reagera snabbt på förändrade krav och omständigheter.
- Programmerbarhet: Det är möjligt att programmera styra nätverkets beteende med hjälp av API:er eller andra mjukvaruutvecklingsverktyg. Detta gör det lättare att automatisera nätverksuppgifter och integrera nätverket med andra system.
- Abstraktion: I en SDN-arkitektur är styrplanet separerat från dataplanet som vidarebefordrar trafiken. Detta hjälper ingenjörer att enkelt ändra hur nätverket fungerar utan att påverka enheterna för vidarebefordran av trafik.
- Virtualisering: Det möjliggör också virtualisering av nätverksresurser, vilket gör att administratörer kan skapa virtuella nätverk på begäran. Detta kan vara särskilt användbart i molnmiljöer där efterfrågan på nätverksresurser kan vara mycket dynamisk.
Utöver funktionerna som anges ovan är den främsta fördelen med att använda SDN att det gör det möjligt för företag att simulera sin fysiska nätverksinfrastruktur i mjukvara, och därigenom sänka de totala kapitalkostnaderna (CAPEX) och driftskostnaderna (OPEX).
Typer av SDN-arkitekturer
I allmänhet kan olika typer av nätverk kräva olika tillvägagångssätt för SDN.
Till exempel kan ett stort företagsnätverk med många olika typer av enheter och en komplex topologi dra nytta av en hybrid SDN-arkitektur, som kombinerar element av både centraliserat och distribuerat SDN. Omvänt kan en centraliserad SDN-design fungera bra för ett mindre nätverk med färre enheter och en enklare topologi.
Det är viktigt att noggrant utvärdera de olika alternativen och välja den arkitektur som bäst möter organisationens behov. SDN använder i första hand fem olika arkitekturmodeller.
#1. Centraliserat SDN
I en centraliserad SDN-arkitektur är alla kontroll- och hanteringsfunktioner samlade i en enda central styrenhet, vilket gör att administratörer enkelt kan definiera och kontrollera nätverkets beteende. Ändå kan det också skapa en enda punkt av misslyckande.
#2. Distribuerat SDN
I denna arkitekturtyp är kontrollfunktionerna fördelade på flera styrenheter, vilket förbättrar tillförlitligheten men gör det mer komplicerat att hantera nätverket.
#3. Hybrid SDN
Hybrid SDN-arkitekturmodell kombinerar centraliserade och distribuerade SDN-element. Den kan använda en centraliserad styrenhet för vissa funktioner och distribuerade styrenheter för andra, beroende på nätverkets behov.
#4. Överlägg SDN
Överlagringsarkitekturer använder virtuella nätverkstekniker, såsom VXLAN eller NVGRE, för att skapa ett logiskt nätverk ovanpå ett befintligt fysiskt nätverk. Detta gör att administratörer kan skapa virtuella nätverk som enkelt kan skapas, ändras och raderas.
#5. Underlägg SDN
Underlagsarkitekturen använder den befintliga nätverksinfrastrukturen för att stödja skapandet av virtuella nätverk som kan använda teknologier som MPLS eller segmentrouting för att skapa virtuella länkar mellan enheter i nätverket.
Lärresurser
Det kan vara utmanande att välja de bästa resurserna för att lära sig om SDN-relaterade koncept, eftersom det finns många olika alternativ. Så det kan vara bra att prova några olika resurser för att se vilken som fungerar bäst för dig.
#1. SDN snabbkurs Praktisk/Hands-on
Detta är en kurs som erbjuds på Udemy-plattformen. Den här kursen är ett utmärkt sätt att få praktisk erfarenhet av SDN och OpenFlow-baserad nätverksprogrammering. Den täcker också en mängd avancerade OpenFlow-koncept som mätartabell (QoS) och grupptabell (Load balancer, Sniffer).
Vi rekommenderar starkt den här kursen till alla som vill lära sig mer om SDN och de olika teknikerna som är involverade. Bara grundläggande nätverkskunskap är tillräckligt för att komma igång med den här kursen.
#2. SDN: Programvarudefinierade nätverk
Den här boken diskuterar i första hand SDN:s nyckelteknologier och protokoll, inklusive OpenFlow, OpenStack och ONOS. Den ger detaljerade exempel på hur dessa tekniker kan användas för att bygga och hantera nätverk.
Den ger också användbara tips för att ställa in och hantera SDN-nätverk, inklusive felsökning och säkerhetsöverväganden.
#3. SDN och NFV förenklat
Den här boken ger en omfattande översikt över SDN och NFV, inklusive deras fördelar, teknologier och tillämpningar. Den innehåller också verkliga exempel och fallstudier för att illustrera nyckelpunkterna och visa hur dessa tekniker används i branschen.
Författarna gjorde ett bra jobb med att förklara nyckelbegreppen för SDN och NFV på ett tydligt och kortfattat sätt, vilket gjorde boken tillgänglig för läsare på alla nivåer av teknisk expertis.
#4. Programvarudefinierade nätverk
Den här boken ger en grundlig introduktion till SDN från individers synvinkel som implementerar och använder tekniken.
Den här boken är till stor hjälp för att förstå hela SDN-arkitekturen, även för nybörjare. Den diskuterar också hur nätverket är designat med hjälp av industristandarder för en skalbar miljö.
#5. SDN och NFV: Essentials
Det är en välskriven och engagerande guide som ger en solid grund i SDN och NFV och passar läsare på alla nivåer av teknisk expertis.
Det bästa sättet att lära sig om SDN-koncept är att få praktisk erfarenhet av att arbeta med SDN-verktyg och -teknologier. Du kan prova att ställa in en enkel SDN-miljö med hjälp av verktyg som Mininet och en kontroller som RYU och experimentera med att kontrollera nätverkstrafiken med programvaran.
Avslutar
SDN är till hjälp i dagens digitala miljö eftersom det gör nätverkandet mer flexibelt och effektivt.
I traditionella nätverk är styrplanet och dataplanet tätt kopplade, vilket gör att förändringar av styrplanet också kräver förändringar av dataplanet. Detta kan göra det svårt och tidskrävande att byta nätverk, särskilt i stora och komplexa nätverk.
Med SDN abstraheras styrplanet från dataplanet, vilket gör det lättare att styra och optimera nätverkets beteende programmatiskt. Detta kan vara särskilt användbart i miljöer där det finns ett behov av att snabbt och enkelt göra ändringar i nätverket, till exempel i molnmiljöer där arbetsbelastningar snabbt kan tillhandahållas och avprovisioneras.
Jag hoppas att du tyckte att den här artikeln var till hjälp för att lära dig mer om SDN och dess arkitektur.
Du kanske också är intresserad av att lära dig om de bästa nätverksövervakningsverktygen utan agenter.