目前很多SDN(Software Defined Network,軟件定義網(wǎng)絡(luò))的解決方案還主要集中在高校、ONF組織、運(yùn)營(yíng)商及設(shè)備廠商中進(jìn)行探索研究,多停留在分析討論、實(shí)驗(yàn)階段,很少在國(guó)內(nèi)企業(yè)中得到實(shí)際的應(yīng)用。鑒于此種情況,也有一些廠商并沒(méi)有受到這方面的局限性影響,而是從另外的角度切入SDN,比如網(wǎng)絡(luò)虛擬化的應(yīng)用,其實(shí)SDN與網(wǎng)絡(luò)虛擬化的核心是一致的,在SDN領(lǐng)域有很多技術(shù)實(shí)現(xiàn)是通過(guò)虛擬化來(lái)完成的,同時(shí)SDN又賦予了網(wǎng)絡(luò)虛擬化新的發(fā)展空間。例如被VMware收購(gòu)的Nicira的控制器就采用了虛擬化Overlay隧道封裝來(lái)分離數(shù)據(jù)平面和控制平面。國(guó)內(nèi)一些運(yùn)營(yíng)商(中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通)也開(kāi)始進(jìn)入SDN的實(shí)質(zhì)性研究階段,對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的感知,提升網(wǎng)絡(luò)的可管理性。將網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)作為SDN的一種應(yīng)用方式進(jìn)行研究。此外,需要注意的是SDN有別于網(wǎng)絡(luò)虛擬化,只不過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬化在應(yīng)用層面已經(jīng)先行一步,離我們?cè)絹?lái)越近了。
SDN有別于網(wǎng)絡(luò)虛擬化
SDN是一種新型的開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)。最初是由美國(guó)斯坦福大學(xué)研究組提出,借助OpenFlow通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開(kāi)來(lái),從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制,為核心網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的平臺(tái),包括OpenFlow控制器和OpenFlow交換機(jī)。但是在發(fā)展的過(guò)程中,SDN逐漸從OpenFlow擴(kuò)展開(kāi)來(lái),一些定制化的編程方式,通過(guò)開(kāi)放的API接口或其他開(kāi)放協(xié)議,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)層跟控制層的分離和管理的一致性;以及一些通過(guò)Overlay的技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)硬件的控制的方式也被認(rèn)為是SDN。
OpenFlow是SDN控制器間通信和控制分支環(huán)境中兼容OpenFlow網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)方式。網(wǎng)絡(luò)控制平面通過(guò)SDN從數(shù)據(jù)平面中分離出來(lái)。這意味著網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)將從轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的設(shè)備中剝離出來(lái),并集中放在服務(wù)器上被稱為控制器的軟件上。
網(wǎng)絡(luò)虛擬化是能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)調(diào)配、動(dòng)態(tài)管理的技術(shù)?;旧戏殖蓛蓚€(gè)部分:其一是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)本身的虛擬化,比如原來(lái)單一的網(wǎng)絡(luò)可以虛擬化成多個(gè)網(wǎng)絡(luò),原來(lái)多個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)單元也可以虛擬成單一網(wǎng)絡(luò)。其二是網(wǎng)絡(luò)提供與虛擬化服務(wù)器、儲(chǔ)存等數(shù)據(jù)中心環(huán)境適配的特性,這些特性包含與虛擬機(jī)的互動(dòng)、虛擬機(jī)的識(shí)別等。與服務(wù)器虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化[注]類(lèi)似,多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行(可能有重疊的 IP 地址),而且每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的運(yùn)作就好像只有這一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)在此共享的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上運(yùn)作。
總體而言,網(wǎng)絡(luò)虛擬化負(fù)責(zé)在物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上建立虛擬通道并添加虛擬功能,而SDN則用于調(diào)整物理網(wǎng)絡(luò),因此后者對(duì)于網(wǎng)絡(luò)體系的配置及管理來(lái)說(shuō)屬于真正的全新外部手段。舉例來(lái)說(shuō),我們可以將頗具規(guī)模的“大型傳輸流”由1G端口遷移至10G端口,或者將大量“小型傳輸流”匯聚在同一個(gè)1G端口處。SDN依靠網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)作為實(shí)現(xiàn)載體,而不像前者那樣借助x86服務(wù)器的參與。這兩類(lèi)技術(shù)方案的設(shè)計(jì)目的都是為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的移動(dòng)性與敏捷性。我們需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行編程的途徑,而實(shí)現(xiàn)該目的的手段除了網(wǎng)絡(luò)虛擬化以及軟件定義網(wǎng)絡(luò)之外還有網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化。網(wǎng)絡(luò)虛擬化與網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化能夠直接作用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò),因?yàn)樗鼈兊倪\(yùn)行基礎(chǔ)是服務(wù)器以及與之相交互的“經(jīng)過(guò)處理”的流量;軟件定義網(wǎng)絡(luò)則要求采用全新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),其中數(shù)據(jù)與控制平臺(tái)必須加以劃分。
應(yīng)用環(huán)節(jié),SDN還需突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的局限性
SDN對(duì)企業(yè)的IT人士來(lái)說(shuō)既提供了重大的機(jī)遇,也提出了巨大的挑戰(zhàn)。SDN有希望讓網(wǎng)絡(luò)更加靈活,縮短配置網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間,改善服務(wù)質(zhì)量,降低運(yùn)營(yíng)成本,并且可以讓網(wǎng)絡(luò)更安全。但對(duì)國(guó)內(nèi)大多數(shù)應(yīng)用企業(yè)而言,對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)仍不敢過(guò)多嘗試,往往停留在調(diào)查研究與評(píng)估階段。目前,SDN的主要用戶群仍停留在運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心和研究機(jī)構(gòu)。
實(shí)施SDN之前,首先要考慮傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)遇到了哪些難題,SDN技術(shù)會(huì)給企業(yè)帶來(lái)哪些好處,是否能解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)遇到的瓶頸,同時(shí)對(duì)遺留的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響?要搞清楚這些問(wèn)題,而不能盲目的追求新技術(shù),要追尋SDN技術(shù)背后給企業(yè)帶來(lái)的益處。
從概念上講,SDN帶來(lái)的益處顯而易見(jiàn):其不必觸及每個(gè)交換機(jī)和路由器,OpenFlow通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開(kāi)來(lái),便可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,大多數(shù)機(jī)構(gòu)在遷移到SDN應(yīng)用的同時(shí)將堅(jiān)持他們對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備的投資。事實(shí)上,SDN到目前為止還主要用于高等教育領(lǐng)域和大型網(wǎng)絡(luò)企業(yè)。而主流的企業(yè)應(yīng)用SDN還將需要更多的增強(qiáng)功能和標(biāo)準(zhǔn)化。
SDN未來(lái)的發(fā)展,需要將SDN和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同發(fā)展。SDN的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)原理都來(lái)源于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),并沒(méi)有對(duì)網(wǎng)絡(luò)原理提出更多的創(chuàng)新,熟悉傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和SDN網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作過(guò)程及需要的標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品、工具做好,也必定能促進(jìn)SDN的發(fā)展。同時(shí)需要不斷研究SDN的不足,找出SDN技術(shù)不適用的領(lǐng)域,就可以避開(kāi)SDN 的死角。考慮到傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)目前的現(xiàn)狀,實(shí)現(xiàn)SDN仍須時(shí)日。目前可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)虛擬化,其方式是在虛擬機(jī)管理程序之上建立一個(gè)軟件控制的疊加網(wǎng)絡(luò),以將所有的虛擬服務(wù)器資產(chǎn)整合在一起。在SDN的廣闊應(yīng)用前景中,包括物理與虛擬資源在內(nèi)的所有資源將在軟件控制的世界當(dāng)中協(xié)同工作。
SDN應(yīng)用的安全顧慮
SDN本身也會(huì)存在漏洞,特別是復(fù)雜的SDN的控制器。數(shù)據(jù)平面和控制平面的分離主要是由控制器實(shí)現(xiàn)的,控制器需要應(yīng)對(duì)各種動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌馕龈鞣N類(lèi)型的數(shù)據(jù)包,接收上層應(yīng)用的信息,并控制底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的行為,所以功能實(shí)現(xiàn)將會(huì)非常復(fù)雜,也就可能存在不少漏洞。
當(dāng)攻擊者攻破控制器,就可以向所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施發(fā)送指令,很容易癱瘓整個(gè)網(wǎng)絡(luò),或?qū)⒛承?shù)據(jù)流重定向到惡意VM(虛擬機(jī)),造成敏感信息的泄露。攻擊者只要通過(guò)高級(jí)持續(xù)攻擊獲得對(duì)SDN控制器的控制權(quán),就可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)“淪陷”。作為直接與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信的應(yīng)用程序系統(tǒng),SDN控制器是在所有組件直接建立通信的軟件系統(tǒng)。也正因?yàn)槿绱?,目前企業(yè)選擇SDN就意味著要選擇承受來(lái)自網(wǎng)絡(luò)安全的威脅,而一直以來(lái),SDN概念中并沒(méi)有過(guò)多的去考慮安全因素。這也是造成企業(yè)在選擇SDN時(shí)猶豫不決,無(wú)法進(jìn)行規(guī)模部署的原因之一。因此,企業(yè)需如何將安全系統(tǒng)融入SDN網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)應(yīng)用SDN的關(guān)鍵。
未來(lái),SDN也許會(huì)在企業(yè)中普遍應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可編程性,使上層的軟件應(yīng)用與下層的硬件徹底剝離。企業(yè)可以在SDN的網(wǎng)絡(luò)中,開(kāi)發(fā)適合企業(yè)自身所需的功能,降低硬件投入,簡(jiǎn)化管理水平,降低企業(yè)IT部門(mén)的人員成本。但是在硬件成本降低的同時(shí),是否意味著軟件或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)成本提高?還需要根據(jù)企業(yè)自身的特點(diǎn)進(jìn)一步評(píng)估,但相信不久的將來(lái),SDN會(huì)像網(wǎng)絡(luò)虛擬化一樣,離我們?cè)絹?lái)越近。