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    5G網絡變革推手:SDN軟件定義網絡

    2020-10-09 17:50云杰小編閱讀:674

    5G網絡變革推手:SDN軟件定義網絡

    SDN的起源:分布式還是集中式?

    談到SDN,業內人士必然會提及“轉發、控制分離”。實際上,SDN的本質一語便可道破:SDN沒有另起爐灶,只是重構了傳統網絡而已。

    從互聯網的鼻祖APRANET開始,傳統網絡就采用了分布式架構,通過一系列網絡協議傳遞可達信息。一傳十,十傳百,從而實現互聯互通。這種結構最顯著特點就是轉發、控制合二為一:各節點決定自己的轉發規則;一旦有節點損壞或有新的節點加入,各節點通過網絡協議重新學習、收斂,再次實現互通。

    ARP:地址解析協議,通過IP地址獲取主機MAC地址

    OSPF:開放式最短路徑優先,用于一個自治域內的一種基于鏈路狀態的路由協議

    RIP:路由信息協議,用于一個自治域內的一種基于距離矢量的路由協議

    BGP:邊界網關協議,用于不同自治域間交換路由信息

    傳統網絡

    這種“各自為政”的方式看似不錯,既能抵御部分節點失效的風險,又具有一定的可擴展性。但是,隨著互聯網的飛速發展,尤其是云計算、大數據等新興技術的出現,傳統網絡的瓶頸也逐漸顯現,比如:每個節點自主決定轉發規則,缺乏整體觀念;制定新的網絡協議耗時過長等。

    為應對上述問題,一些公司從上世紀90年開始嘗試將轉發和控制進行分離。SDN一詞的創立和風靡則歸功于斯坦福大學的Nick McKeown教授,其推動的OpenFlow幾乎已成為實際的南向接口標準。

    SDN的網絡架構分為三層,從下至上分別是轉發面,控制面和應用層??刂泼嫦蛳碌慕涌跒槟舷蚪涌?,負責配置、修改轉發規則,其主流標準就是前文提及的OpenFlow??刂泼嫦蛏蠟楸毕蚪涌?,為網絡應用提供API,實現網絡的定制化,目前尚沒有開放的標準化接口。

    SDN網絡

    SDN的現狀:精耕細作還是遍地開花?

    自從ONF (Open Networking Foundation,主要推進SDN和OpenFlow的標準化)于2011年成立以來,SDN基本上朝著兩個維度發展:一個維度是SDN關鍵組件,包括轉發面、控制面和南向接口的演進;另一個則是向其它應用領域的延伸。

    轉發面

    由于是對傳統網絡的重構,轉發面的最初形態自然與傳統網絡設備類似。隨著數據中心和網絡虛擬化的興起,軟件作為一種新的轉發面開始出現,代表之一是開源社區的Open vSwitch。值得一提的是,與DPDK(由英特爾聯合第三方軟件開發公司推出的一款數據面開發套件)結合之后,Open vSwitch在某些應用場合展示了優異的線性交換能力,逼近硬件的性能,而軟件在可重配可擴展方面的潛力卻是硬件無法比肩的,具有非常廣闊的應用前景。

    控制面

    作為SDN的中樞大腦,控制面根據網絡運營商定義的策略配置網絡拓撲和轉發規則。比較著名的控制器有OpenDayLight(目前成熟度最高的開源平臺)和ONOS(面向運營商領域,在集群、可靠性和性能方面做了增強)。

    南向接口

    南向接口的發展基本上呈現OpenFlow一枝獨秀的局面。OpenFlow以流表作為配置對象,流表定義了對報文的基本處理,包括匹配(match)、計數(counter)和操作(action)等。高度抽象和易于實現是OpenFlow取得成功的關鍵 。

    應用領域延展

    在數據中心取得成功后,SDN開始被應用到其它領域。被5G網絡架構采用是SDN發展史上的又一重要里程碑(雖然3GPP將會定義新的南向接口)。在4G/LTE設計之初,由于業務不豐富以及用戶的數據需求不高,分組核心網被設計成以下架構。從接入網涌入的數據統一匯入服務網關(S-GW)和分組數據網關(P-GW)。

    4G/LTE網絡架構

    隨著VR/AR,無人駕駛,無人機集群等新應用和新服務不斷涌現,用戶對數據獲取不僅在量(即帶寬)上要求更高,在質(即時延)上也提出了明確的要求。LTE的這種架構已經明顯阻礙了新應用和新服務被采用。為了應對這些挑戰,3GPP遵循SDN“轉發、控制分離”這一基本原則,在設計5G網絡架構時做出重大改變:數據面下沉+控制面集中。

    5G網絡架構

    在LTE時代,分組核心網關的數量屈指可數,而5G則會大量采用分布式網關(即上圖中的UPF)。我們在軟件交換機Open vSwitch的基礎上,增加了無線分組數據(主要是GTP-U隧道)的封裝、解封裝、轉發以及其它網關功能,完成了業界第一臺支持5G分布式網關的SDN軟件交換機,有望在流量導出與分流,移動邊緣計算,高可靠、低時延通信等業務中得到廣泛應用。


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    文章標題:《5G網絡變革推手:SDN軟件定義網絡》

    作  者:云杰小編。本文部分資料來源于網絡,轉載目的在于傳遞更多信息及學習參考:http://www.templesofsouthindia.com/showinfo-112-3248-0.html

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