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5G/NR 浅谈SDN

一、什么是SDN?

SDN(Software Defined Network,软件定义网络)是对传统IP网络的一次深刻的变革。我们接下来就掰扯掰扯我们今天的主人公:“SDN”。为什么要掰扯SDN?它是一种新型网络创新架构,并在5G网络架构中起到关键性作用。

当我们说“软件定义某些东西”时,通常是指以软件和传统方式实现的系统或网络节点,而该系统或网络节点以前却以硬件实现或由人工干预配置。将其应用于SDN时,就意味着我们要通过软件来实现那些网络节点以前是由硬件实现或由人为干预来配置的网络架构。

那么问题来了,你可能会问:“网络的哪一部分将被SDN中的软件取代?” 怎么样 ?为什么?只要记住这些问题,答案在下文就会慢慢的浮出水面。

二、传统网络结构是什么?

在介绍主人公"SDN"之前,让我们简单了解传统网络的实现和配置。

在一个非常简单的网络中,网络可以通过大量连接在一起以形成渔网或类似蜘蛛网架构的交换机(或路由器)组成,简单网络示意图如图1所示。

图1 传统简单网络示意图

每个网络节点(交换机、路由器)大约由两部分组成。一部分用于将数据包从端口转发到另一个端口,另一部分用于设置各种信息/配置,以指导应如何转发这些数据包。这是对传统网络中的网络节点进行非常简单的描述。那么接下来详细介绍一些细节,下文特性被认为是基于传统网络中网络节点(交换机、路由器)的特性,而它们是在称为SDN的新网络中要改进的目标。

1) 非抽象化的控制平面:这意味着,控制平面中的配置/算法对于特定的交换机/路由器是本地的,并且没有可应用于每个交换机/路由器的通用结构。

2) 非模块化且功能有限的控制平面:这意味着,如果你要编写新的路由算法,则必须从头开始。你没有可以依靠的模块化库,而是需要发展一个新的模块化库。

三、传统网络如何配置?

假如我们需要对网络的网络节点(交换机、路由器)配置进行更改,针对特定目的或特定使用模型对其进行优化。最典型的方法就是将技术人员分派到每个网络节点(交换机、路由器)的位置并手动配置每个交换机,其示意图如图2所示。

图2 传统网络中网络节点配置的更改示意图

四、传统网络有什么问题?

如果你只需要重新配置的少数几个网络节点(交换机、路由器),则不会有太大问题。甚至即使你需要重新配置更多(例如数百或数千),一般人也可以忍受次数较少的突发情况,但是在许多情况下,这种手动/本地重新配置变得不切实际或几乎不可能。例如下述一些情况:

1) 如果你需要更改数千个甚至更多(在最坏的情况下接近几百万个)的网络节点(交换机、路由器或本地服务器),你该怎么办?

2) 如果你需要经常更改那些配置怎么办?即使一天也要几次?

3) 如果这些网络节点(交换机、路由器)来自不同的供应商怎么办?(每个供应商都有自己的配置方法,不同的参数集,不同的工具来配置这些组件。因此,你需要不同的技术人员团队来专门研究不同的供应商的产品。)

想必遇到这种情况,换做任何人,他们心里都会有10万只草泥马在奔腾吧!

那么加入SDN后,该如何配置网络?

五、如何在SDN网络中进行配置?

当然,你可能会提出一个问题。我们如何应对上述问题?而解决这些问题的新技术就是SDN。SDN的基本思想可以说明如下:我们从图1或图2中可以看出,传统网络中的控制平面功能是分布式的运行在各个网络节点(交换机、路由器)中的,而SDN它将设置一个集中式的控制中心,并将所有单个网络节点(交换机、路由器)连接到该集中式的控制中心,而转发平面依旧是分布式,换句话说:控制平面和转发平面分离。然后,使用软件技术远程配置这些单独的网络节点(交换机、路由器),其网络节点配置示意图如图3所示。

图3 SDN网络中网络节点配置示意图

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