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李冉:SDN网络发展的探讨

2015-08-09 21:07 来源:电视技术

责编:陈默

 

   【编者按】随着IT技术的发展,网络也在不断变化。在IT依靠虚拟化将计算资源和存储资源从服务器上抽象出来,使之调度灵活性得以改变、资源的价值得以更充分的调配时,网络在技术的演进中,配合着IT虚拟化,也将其抽象为硬件资源池和软件管控部分,使网络资源得以最佳运用。今天推荐的文章,通过对IT发展导致网络演进的分析研究,深层次地对SDN网络发展进行了阐述,并对广电运营商的适用环境提出了参考性建议。

SDN网络发展的探讨

李冉  (云南广电网络集团有限公司

1 网络正在发生变革

1.1 IT的发展

IT服务自产生以来,一直在不断优化和发展。大概每隔15年都会发生一次演变。新需求和创新技术的结合,使得计算方式不断发生根本性的变化。从1950年的大型主机到1960年的小型计算机的出现,再到1980PC/客户端服务器时代发展到1990年的互联网时代,直至2010年的虚拟化时代。虚拟化时代表现为整合与抽象,即把原来计算和存储功能一体的设备通过软件将计算和存储功能剥离,形成虚拟化的计算和存储,从而提高了资源效率和灵活性。

PC/客户端服务器时代,关注的是个体;当互联网出现并日趋成熟时,是通过互联网聚合资源;虚拟化时代则表现为聚合资源的自动分配以及自助分配和供应。通过收集和分享闲置的资源,用户需要多少资源就用多少资源,使用多少资源就付多少钱,通过这种弹性的能力和按需计费的方式,有效帮助用户降低运维成本。

1.2 传统网络

传统网络设备的硬件和软件系统由设备厂商同时提供,天生“软硬件一体化”的格局。路由器、交换机都预先安装有软件系统并通过其进行控制和业务转发,网络所有的复杂性和不可靠性都是由于拓扑过多。

同时,传统网络部署业务,需要依赖网络管理者思考后,将网络需求翻译成设备配置部署到设备(设备可能涉及不同厂家的上千台设备)。这样做必然带来诸多弊端。首先是工作量非常大,同时需要熟练掌握每个设备厂家的网络操作系统。第二,网络的优良程度依赖于网络技术者的能力高低。第三,当网络频繁变化、新业务快速叠加的时候,网络将变得极其复杂,难以控制和管理。

1.3 网络的变革

IT向智能动态可调配的方向发展时,网络也随之发生改变。网络技术是虚拟化的基础。在虚拟化时代,网络追求的不仅是互联互通,而是通过创新,奉献给虚拟化崭新的网络服务。而变化的最终目的是无论计算和存储环境怎么变,都可以用一个可变的网络环境对接。让网络能够快速、灵活地为业务服务,同时降低网络成本,使用更少的资源达到更高的效率。

虚拟化为计算和存储带来革命性变化的同时,网络的进程已经滞后。由于必须单独对每台网络设备进行配置,网络已无法满足虚拟化所要求的快速变更。

2 网络的演进

从网络设备提供商基于特定的软硬件设备的网络,演变到软硬件解耦。解耦后软件定义了设备的功能与特性;解耦后硬件专注数据转发,物理硬件虚拟为资源池,可按需灵活分配和调度。演进后的网络不仅可以规模化采购通用网络设备,使硬件成本大幅降低;还能减少设备种类和专用软硬件系统平台,进而简化运维管理,使业务的上线和测试变得更加简单和快捷。不仅打破传统封闭电信设备软硬件一体化的模式,使软件硬件各付其责,各擅其长,有利于形成更广泛和开放的网络生态系统,并促进了网络和业务的创新。

网络虚拟化、IT化和软件化。以软件为中心,动态可调,进一步扁平化,从而达到理想的一网一设备(即把一个网虚拟化成一个设备),通过开放的软件系统,可以对网络中不同品牌、不同类型的网络设备进行统一的管理和控制,降低了网络的复杂度,有利于全局优化。网络的部署完全虚拟化,设备间的连线也是虚拟化的逻辑关系,任意创建任意更改,而无需对底层的交换机、路由器等硬件做任何变动,减少设备种类和专用软硬件平台,大幅降低硬件成本,简化运维管理,还可提升业务部署能力。

网络从传统网络到软件定义网络(SDN)的演进。在节省大量资金成本的同时,网络结构调整的周期也将大大缩短,变为以分钟而不是以天、周或月计数,网络实现低成本、高效率,并随需提供创新的服务。

3 SDN网络演进面临的桎梏

3.1 网络人员方面

网络存在至今,网络专业人员都在网络各个领域发挥着重要作用。一般而言,网络专业人员是唯一了解复杂的网络世界的人员之一,SDN和资源池将会改变这种限制,其带来的快速弹性和必然的自动化将摆脱网络对于专业人员的依赖。快速弹性意味着综合自动化,每构建一个网络,不再需要手动配置业务,一旦网络自动化运营,一些网络角色和职责将会逐渐消失或转移。所以在分配物理网络资源方面有着几十年经验的网络专业人员,必须要意识到传统独立网络结构、物理连接和数据包转发的网络正在发生着颠覆性的变化,软件系统正逐步掌控网络的控制权,必将引发快速弹性和必然的自动化。他们现在也需要开始学习掌控虚拟网络和物理网络。在网络的变革到来前,每个人必须能够坦然地面对一个新的软件定义网络环境。

3.2 网络部署方面

目前阶段,SDN部署仍面临挑战。首先,据报道网络运营商关注点在移动网络能力分配、光传送网、智能管道的建设方面,此部分建设不可能在短时间内完成全网部署。其次,在大型数据中心有数千计网络设备,在大型电信网有数百万台不同类型设备,这样大规模网络对于设备的集中管理、配置和故障定位复杂程度不言而喻,尤其对于大规模电信网,仍面临软件的复杂性和有效性挑战。再次,对于现网长期留下来的不同厂家和不同种类的老系统、老设备在保证功能、性能和支持业务的方面来看,从现有硬件平台向虚拟化网络的过渡,仍面临着平滑演进、兼容性和长期共存的挑战。而变革网络引发的工作量也令人望而却步。最后,还将面临厂家本能的抵制。目前90%的网络设备市场被思科、华为、Juniper这些有自主研发、生产芯片能力的设备厂商所占据,这些厂商目前还没有形成高度的共识,但对SDN全网部署可能带来的产业价值重组很敏感,进而更关注网络功能虚拟化(NFV)的研发推广。

3.3 标准化方面

在标准化上,由互联网公司和软件公司主导的软件定义网络及OpenFlow技术的标准化,强调设备控制与转发分离,以实现转发设备的标准化和开放化;IETF中定义的SDN网络架构重点强调的是设备的可编程性,即开放北向API接口,为用户创新提供有力保证。而电信背景浓厚的ITU-T主要面向SDN功能需求和网络架构的标准化。不同的利益集团对SDN在标准化上的出发点不同,SDN标准化进程仍有待破局。

3.4 各方利益分歧

任何技术从出现到成熟的整个过程都将沿着曲线前进,SDN领域也不例外。市场利益复杂化,现阶段SDN正处于发展的初期,各参与方对于产业架构重组有着不同的利益和目的:

1 新兴互联网服务商虽希望通过SDN来获取商业机会,而传统大型厂商对市场份额和标准的影响力却不容低估,真正有能力进行全网部署的互联网服务商并不多。

2 各厂商发布的SDN解决方案千差万别,行业中要推进相对统一的SDN标准,实现各厂商产品相互兼容,还需要一个长期的过程。

3 网络运营商并不希望通过SDN立即全面部署来颠覆自身的产业定位,但可以通过SDN为智能管道的发展提供新的选项,同时利用SDN局部提升网络的优化和高效管控能力,降低网络建设与运维成本,还可以利用SDN来推动和网络能力深度结合的业务应用创新。

4 SDN初期适用环境

IP之后,SDN成为新一代能够改变世界的网络技术之一。通过改变网络自身的管理、控制方式,集中化的管控实现网络效率的提升,包括承载效率和运营效率。再者是软件驱动网络,通过开放网络,实现网络提供者(运营商)和网络使用者的共存共融。最后,要能从SDN获益,还要求最终用户具有强大的开发实力。

SDN尚处于发展的初级阶段,技术是多厂商网络控制,缺少全设备控制标准。适用于规模不大,单一运营主体的网络环境,此时网络、选路策略由一个主体运营决定,不易引起利益冲突。在选择SDN适用环境时首选在小范围、相对独立的网络内应用,如企业的办公网、数据中心内部网络、城域网络的业务边缘等。对广电而言,初期的适用环境比较适于CDN、政府和企业大客户等专线业务,同时可将其视为人才的培训和操练环境。

第一,CDN网络环境特点为数据流量密集、突发性强、区域相对独立、业务需求简单、网络规模不大。网络转向成云网络的时候,网络架构将要以现有的交换机为核心,转向未来以CDN为核心的新架构,会对网络的调整非常频繁,这时候就可以通过SDN技术的引入以天实现以前以月为单位的工作量,以前以年为单位实现的新业务的上线现在通过周实现快速满足,所以从CDN这块切入最合适。

第二,政府和企业大客户等专线业务特点为网络独立,对数据流量的可管理性和安全性有着更高的要求。SDN转发与控制分离的架构可使得企业网络更加简化,层次更加清晰,并实现网络的优化和高效的管理,提高网络的智能性、管控能力和安全性,还大幅降低网络建设与运维成本。当有新的业务或需求产生时,仅需对远端接入节点进行远程配置即可实现,这样不仅大大加快了业务的部署速度,还降低了业务开通成本。

 

 

该文已刊登在《电视技术》2015年第14期

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