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on SDN

“智能化”已不再是手机的专有名词,网络架构同样也在走向“智能化”。转发层和控制层的分离实现了软硬件的分离和底层硬件的虚拟化,为网络的发展提供了一个良好的发展平台。因此SDN成为了网络的热门话题,而OpenFlow作为一个标准化SDN应用的协议也备受关注和推崇。Extreme
Networks产品和技术行销总监Darius
Goodall形象的将OpenFlow比喻成为未来网络的Android。

SDN产业发展历程

sdn (software defined network ) 

SDNs和OpenFlow是一个类似Linux的运动

网络技术随着计算机工业的高速发展在不断的完善,并且信息化进化到云计算的时代,支撑数以亿计的用户平台不断涌现,人类建立起遍布全球的超大规模数据中心来应对这一挑战。原本是以人为控制核心的网络技术架构层已经远远不能无法适应这种需求,其背后体现的是:

emulex 网络

移动互联网、云计算以及物联网等应用驱动着数据中心的重大变革。随着应用的不断发展,网络带宽的需求提升,对数据中心提出了更多的要求,而传统的网络架构已经无法满足日益增长的需求。传统的数据中心面临着一场变革,而SDNs和OpenFlow的出现将会对其产生革命性的影响。“就像当初Linux的出现一样,SDNs和OpenFlow是一个类似Linux的运动。SDNs将成为网络的第三代代表。”Extreme
Networks企业营销资深总监DougWills认为。

  • 在宏观上,基础网络架构进化推进缓慢;

  • 在微观上,硬件厂商在涉及数据转发与控制层面的创新乏力。

新型网络创新架构

那么什么是SDN呢?是由美国斯坦福大学cleanslate研究组提出的一种新型网络创新架构,其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。简单来说,SDN可以实现网络如电脑般可编程,可以创建易于管理的网络虚拟化层。而OpenFlow则是一个标准化SDN应用协议。

网络硬件厂商要么安于现状,要么因为商业利益从而无法发起和推动创新。所以SDN就应运而生了。

网络虚拟化的一种实现方式

SDN和OpenFlow技术在刚刚结束的拉斯韦加斯Interop活动里被认定为“网络最热门话题”,也是2012年6月13日-15日举办的东京国际网络通信展览会中高度传播与讨论话题。

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核心技术:OpenFlow 分离网络设备的控制层面和数据层面

利用OpenFlow和SDN,用户便可定制网络来满足本地需求,消除不必要的功能,创建虚拟的、隔离的网络。据DougWills介绍,移动运营商使用OpenFlow能降低30-50%的管理和服务成本。

这三位人物算得上是SDN鼻祖和创始人,中间的这位是斯坦福大学教授
Nick McKeown,是左边这位Martin Casado的老师,Martin Casado是Open
vSwitch的创始人。Scott
Shenker是一位物理学博士,在网络领域属于半路出家来做网络的人。其中Nick
McKeown教授和Scott
Shenker教授分别从不同的角度提出了对SDN的解读,也是两大组织ONRC和ONF的理念差异所在。Nick
McKeown 教授从“系统功能重构”的角度来分析、解决当下的网络问题,而Scott
Shenker
教授却从“重新定义抽象”的角度来尝试解决现有的网络问题。这两位不但提出了SDN的释义和理念,还积极推动SND的商业化运作,产业化发展进程。其中,这三位人物在2007来了合作成立了Nicira,首家专注于SDN的技术创业公司,开始尝试SDN的商业化发展。而Nick
McKeown教授和Scott
Shenker教授也在2011年成立ONF组织,积极推动SDN的产业化发展。

目的:实现网络流量的灵活控制,使网络作为管道变得更加智能

虽然OpenFlow发展还处于早期阶段,但是在今年的前四个月,OpenFlow已经发放了1.0、1.2、1.3版本。DougWills透露,今年7月份将全部的Extreme
Networks设备中嵌入Open
Flow模块,到2013年第一季度整个软件将会启动发行。而且随着Open
Flow标准的制定,Extreme Networks还将每隔6个月对其操作系统进行更新升级。

目前从产业化发展的角度来说,SDN的产业主要玩家包括但不限于以下这些:

诞生:

据了解,Extreme
Networks在中国的用户包括中国移动、中国联通运营商,7月份ExtremeNetworks所有设备中将嵌入OpenFlow模块,是否就意味着中国移动以及联通采用的设备中拥有Open
Flow技术?Doug Wills表示中国移动在实验室在采用Open
Flow软件进行工程释放,实验室将会持续使用该技术。据悉,越来越多的主流厂商开始部署Open
Flow网络架构,谷歌、雅虎、eBay等互联网巨头已经成功部署了Open Flow
SDN网络架构。Extreme已宣布了对Big Switch、日本NTT、及Nicira的Open
Flow控制器提供类似的支持。

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2006年,SDN诞生于美国GENI项目资助的斯坦福大学Clean
Slate课题,斯坦福大学Nick
McKeown教授为首的研究团队提出了Openflow的概念用于校园网络的试验创新,后续基于Openflow给网络带来可编程的特性,SDN的概念应运而生。Clean
Slate项目的最终目的是要重新发明英特网,旨在改变设计已略显不合时宜,且难以进化发展的现有网络基础架构。

“Extreme
Networks对OpenFlow的部署十分积极,OpenFlow将成为未来网络的Android。”DariusGoodall表示,“我们希望可以打破思科在网络方面的垄断地位。”

上图列举了主要的SDN产业玩家,了解了这些之后,我们就可以分别展开来进行讨论了,因为SDN发展这些年,都是围绕这些角色发展而发展的,包含了这些角色之间的各种爱恨纠葛。

2007年,斯坦福大学的学生Martin Casado
领导了一个关于网络安全与管理的项目Ethane,该项目试图通过一个集中式的控制器,让网络管理员可以方便地定义基于网络流的安全控制策略,并将这[1]  些安全策略应用到各种网络设备中,从而实现对整个网络通讯的安全控制。

事实上,就在最近CiscoLive2012大会上,思科公布了其SDN策略。思科CTO
Padmasree
Warrior表示,针对客户不同需求,思科将采取更广泛和深入多层次SDN策略。

2009-2011:起步阶段

2008年,基于Ethane 及其前续项目Sane的启发, Nick McKeown
教授等人提出了OpenFlow 的概念,并于当年在ACM SIGCOMM
发表了题为《OpenFlow: Enabling Innovation in Campus
Networks》的论文,首次详细地介绍了OpenFlow
的概念。该篇论文除了阐述OpenFlow 的工作原理外,还列举了OpenFlow
几大应用场景。

推类似AppStore应用商店

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基于OpenFlow 为网络带来的可编程的特性,Nick
McKeown教授和他的团队进一步提出了SDN(Software Defined
Network,软件定义网络)的概念。2009年,SDN 概念入围Technology
Review年度十大前沿技术,自此获得了学术界和工业界的广泛认可和大力支持。

据了解,Extreme
Networks还推出了类似AppStore应用商店,可以为用户提供免费的产品。就目前来说,Extreme
Networks免费提供了4个产品,分别是关于自动化网络管理器、身份管理器、移动运营商可实现应用程序加速的产品、网络分析工具。另外还有24个其他Extreme
Networks顾客开发的应用,包括移动运营商、数据中心企业。

我们把2009到2011年这三年称作为起步阶段,那个时候的斯坦福大学教授
Nick McKeown
在一次大会上首次提出SDN这三个字母,据说还是一个记者帮他想出来的。之前一直都叫OpenNetwork,而在2009年,微软和Google已经在做SDN了。当是仅限于内部研究和使用,不像创业企业把SDN当做产业来做。当年微软就发布了一款VL2的产品,Goolge发布了G-wan并在2011年正式启用,并使用G-wan技术连接他在全球的十三个数据中心。同时,在这三年出现了很多著名的SDN创业公司,Nicira这家公司上文说过,可以说就是这家公司将SDN首次进行了商业化的尝试。而BigSwitch是斯坦福大学教授
Nick
McKeown他们同一个实验室一些同事出来创办的,走了和Nicira完全不同的道路。Nicira走的是纯软件这条路子,后来被同是做软件的虚拟化巨头Vmwar收购,也算是志同道合。BigSwitch走的是另外一条路子:白牌交换机。在哪个年代,出了这两家公司拿到巨额投资意以外,在硅谷至少还有二十几SDN的创业企业拿到了投资。所以哪是一个SDN风口的年代。

2009年12月,OpenFlow规范发布了具有里程碑意义的可用于商业化产品的1.0版本。如OpenFlow在Wireshark抓包分析工具上的支持插件、OpenFlow的调试工具(liboftrace
)、OpenFlow虚拟计算机仿真(OpenFlowVMS)等也已日趋成熟。OpenFlow规范已经经历了1.1、1.2以及1.3等版本。OpenFlow
1.4标准已经在ONF内部审阅,预计2013年8月初将获得批准发布。

当年以斯坦福大学教授
Nick
McKeown为首的研究团队发起并推动了著名的控制与转发分离的网络部署模型和关键协议OpenFlow,这意味着正式宣告了软件定义网络(SDN)的诞生,但是那个时候SDN这个概念还未提出来。我国的SDN起步也是在2006年的时候,在清华大学的信息技术研究院有一个团队同步在研究OpenFlow。从2009年开始,在清华大学开发的国内第一套SDN系统正式上线,在2011的时候,主导开发这套系统的清华大学博士出来创立了云杉网络这家公司。和当年的Nicira和BigSwitch一起在当年获得相同投资基金的投资。

2011年3月,在Nick
Mckeown教授等人的推动下,开放网络基金会ONF成立,主要致力于推动SDN架构、技术的规范和发展工作。ONF成员96家,其中创建该组织的核心会员有7家,分别是Google、Facebook、NTT、、Verizon、德国电信、微软、雅虎。

由于现在的每个人在看SDN的时候都是在看他的局部时间点,在该点说发生的技术现象或者一个特定的产业。但是其实你在理解了SDN的演变以及厂商在中间所经历的博弈的时候,就会发现我们现在应该做的是什么?怎么做才是一个行之有效的办法,什么地方需要跟厂商合作,什么地方需要跟社区合作,什么地方需要自己去开发!当我们把这些都看的很清楚的时候,我们的SDN落地才会比较顺畅。

 

说道网络,用硅谷的话说,这个世界上做网络的就只有两家公司,一家是思科,一家是非思科。在那几年,思科主打的产品是Nexus
7K,属于数据中心的产品,也对虚拟化及虚拟网络做了一定程度的支持。这个阶段的思科还是以买硬件解决方案为主,不过硬件比较贴合但是的虚拟化以及数据中心建设的潮流。

2011年3月,在Nick
Mckeown教授等人的推动下,开放网络基金会ONF成立,主要致力于推动SDN架构、技术的规范和发展工作。ONF成员96家,其中创建该组织的核心会员有7家,分别是Google、Facebook、NTT、、Verizon、德国电信、微软、雅虎。

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2011年4月,美国印第安纳大学、Internet2联盟与斯坦福大学Clean
Slate项目宣布联手开展网络开发与部署行动计划(NDDI),旨在共同创建一个新的网络平台与配套软件,以革命性的新方式支持全球科学研究。NDDI利用了OpenFlow技术提供的“软件定义网络(SDN)”功能,并将提供一个可创建多个虚拟网络的通用基础设施,允许网络研究人员应用新的因特网协议与架构进行测试与实验,同时帮助领域科学家通过全球合作促进研究。

这个时候思科的竞争对手瞻博花了一亿美金和IBM进行合作,推出了这个下图所示的QFabric体系。

2011年12月,第一届开放网络峰会(Open Networking
Summit)在北京召开,此次峰会邀请了国内外在SDN方面先行的企业介绍其在SDN方面的成功案例;同时世界顶级互联网、通信网络与IT设备集成商公司探讨了如何实现在全球数据中心部署基于SDN的硬件和软件,为OpenFlow和SDN在学术界和工业界做了很好的介绍和推广。

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2012年4月,ONF发布了SDN白皮书(Software Defined Networking:The New Norm
for Networks) ,其中的SDN三层模型获得了业界广泛认同。

我们可以这么认为,这是厂商推出的第一代SDN系统。为什么?因为QFabric体系里面第一次出现了“控制器”的概念,并且架构相比较思科的要简单很多,使用了更少的连接来实现更多的数据中心的功能。这个架构的好处有很多,在上图右边所示,无论是金钱上还是效率上,优势都很大。使用了QFabric网络以后,数据中心的网络就变成了一个大交换机环境了。

2012年SDN完成了从实验技术向网络部署的重大跨越:覆盖美国上百所高校的INTERNET2部署SDN;德国电信等运营商开始开发和部署SDN;成功推出SDN商用产品新兴的创业公司在资本市场上备受瞩目,BIG
switch两轮融资超过3800万元。

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2012年4月,谷歌宣布其主干网络已经全面运行在OpenFlow上,并且通过10G网络链接分布在全球各地的12个数据中心,使广域线路的利用率从30%提升到接近饱和。从而证明了OpenFlow不再仅仅是停留在学术界的一个研究模型,而是已经完全具备了可以在产品环境中应用的技术成熟度。

所以这个架构本身已经实现了数据中心网络的扁平化、一致化,所有节点全部都在边缘,不管你的路由器、存储还是服务器,全都都存在在边缘节点,而这些网络的控制是由中间的这个Fabric
Director来提供的。所以这一整套架构已经接近于一个SDN体系的架构设计。当是为什么大家不把QFabric认定为业界SDN的鼻祖呢?就是因为该系统是一个封闭的商业化系统,是不开放的系统。SDN最初推出的时候,是从OpenNetwork中出来的,他需要解除厂商绑定、使用开源开放的系统来做。由于这些原因导致了QFabric未获得业界认可,因此也未对业界产生很大的影响。

2012年7月,软件定义网络(SDN)先驱者、开源政策网络虚拟化私人控股企业Nicira以12.6亿被VMware收购。
Nicira是一家颠覆数据中心的创业公司,它基于开源技术OpenFlow创建了网络虚拟平台(NVP)。OpenFlow是Nicira联合创始人Martin
Casado在斯坦福攻读博士学位期间创建的开源项目,Martin
Casado的两位斯坦福大学教授Nick McKeown和Scott
Shenker同时也成为了Nicira的创始人。VMware的收购将Casado十几年来所从事的技术研发全部变成了现实——把网络软件从硬件服务器中剥离出来,也是SDN走向市场的第一步。