經常聽到網路運營商和裝置商提到sdn和nfv,稱其為構建未來5g網路的核心技術。那麼這兩種技術究竟是什麼,又有什麼區別與聯絡呢?
sdn是什麼?
sdn,即軟體定義網路(software defined network),是一種新型網路創新架構,是網路虛擬化的一種實現方式,其核心思想是將網路裝置的控制面與資料面分離開來,從而實現了網路流量的靈活控制,使網路變得更加智慧型。
sdn起源於高校的研究專案。2023年,美國geni專案資助的史丹福大學clean slate課題,史丹福大學nick mckeown教授為首的研究團隊提出了openflow 的概念。openflow協議使控制平面和資料平面的介面標準化,為網路帶來了可程式設計的特性。在此基礎上,nick mckeown教授及其團隊進一步提出了sdn的概念。
早期的網路協議研究一般利用一些網路模擬器來模擬真實的網路環境,但研究者們仍然希望在真實的網路環境中測試正處於研究階段的網路協議和演算法。最初研究openflow協議的目的就是為新協議和新演算法提供乙個試驗平台。在校園網內部署openflow網路試驗平台,更接近於真實網路的複雜度。
隨後研究者們意識到基於openflow的sdn技術不僅可以用於研究,在實際的網路環境中部署,可以讓網路控制更加靈活。尤其是在資料中心部署,可以實現路徑優化,避免資料擁塞。隨著雲計算的發展,資料中心的規模也越來越大,sdn技術可以發揮越來越大的作用。
sdn的網路架構:控制平面與資料平面分離
sdn的控制面和資料面分離以後有什麼好處呢?最大的好處就是可程式設計。
原來的各種網路協議都是固化在網路裝置裡面,網路裝置的功能由其內部程式以及配置決定,可以說功能是死的,無法根據流量變化動態調整。如果要改變的話,必須重新配置或部署網路裝置。
分離以後,網路管理者可以在sdn控制器的a-cpi介面上開發應用軟體,結合流量監控,動態調整sdn控制器的路由協議,從而影響資料平面中的網元(openflow交換機)對流量的**控制,這樣網路由死的變成活的了。
另外還有乙個好處,就是傳統網路的路由協議,是由網路上所有的路由器組成的乙個分布式系統,也就是說頻寬資源排程是分布式的,難免存在分配不合適,出現網路擁塞。有了sdn控制器,相當於把原來分布在各個路由器上的流控功能給集中了,可以更有效地進行資源分配。
sdn還可以與雲計算相結合,比如sdn控制器以及上面的網路應用軟體,都可以執行在雲計算的虛擬機器上面。
nfv是什麼?
nfv,即網路功能虛擬化,network function virtualization。通過使用x86等通用性硬體以及虛擬化技術,來承載專用硬體的軟體功能,從而降低昂貴的裝置成本。利用軟硬體解耦及功能抽象,使網路裝置功能不再依賴於專用硬體,可以實現新業務的快速開發和部署,並基於實際業務需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自癒等。
nfv概念提出源自於網路運營商。隨著網路技術的不斷公升級,每次技術公升級都需要新的網路裝置,網路運營商每次部署不同功能的網路裝置,不僅成本很高,對於網路管理也非常複雜。
出於裝置成本和管理難度的需求,運營商希望能夠使用通用性的硬體來承載之前專用硬體的網路功能,比如負載均衡、防火牆等。
nfv技術與雲計算的虛擬化技術很容易結合,比如承載各種網路功能的通用硬體,可以直接用虛擬機器來代替。網路功能如果需要公升級,運營商也不用購買專用硬體,直接部署新的網路軟體上去跑就行,如果計算資源不夠,那就多部署一些虛擬機器。
sdn與nfv的區別與聯絡
sdn和nfv的設計思想其實都是通過解耦來提高系統的靈活性,讓系統變得更加智慧型,從設計思想上來說是非常接近的。那麼這兩者又有什麼區別呢?
sdn跟nfv最明顯的區別是,sdn解耦的是控制平面與資料平面;nfv主要是軟硬體解耦。另外就是sdn處理的是osi模型中的2-3層,涉及到交換機、路由器等;nfv處理的是4-7層,比如負載均衡,防火牆等。
sdn和nfv技術有很強的互補性,且並不相互依賴,nfv可以不依賴於sdn部署,反之亦然。在資料中心的實施中,sdn和nfv技術可以共存,各自發揮作用。
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