SDN 1

SDN:核心构建块

在了解软件定义网络时,您将遇到与技术结合使用的许多术语。某些术语对SDN是独一无二的,而其他术语则描述技术,虽然不唯一,但经常在SDN设计中使用。

理解这些术语及其上下文是很有帮助的。我们将看一看与SDN相关的三个基本术语类别:控制器、交换和覆盖网络。

控制器

SDN的大思想之一是,一种名为Controller的设备与域中的所有网络设备进行了通话,从中央点开始网络拓扑,从中央点编程网络。SDN控制器从分布式(彼此通信的网络设备以确定转发路径)转换到集中的网络编程模型。

网络的中央编程是控制器给企业带来的重要价值。从概念上讲,控制器可用于以独立于设备的方式全面地将业务策略部署到网络上。控制器充当一个网络中间件层,抽象底层物理网络组件,如交换机、路由器、防火墙和负载平衡器。

利用SDN控制器编程网络,运营商不再能够通过传统方式单独编程网络设备,例如命令行界面。此外,可以根据美元成本或安全策略要求等标准来创建唯一的网络转发范式。

控制器通过软件完成此网络编程,并且在该软件中,SDN的灵活性承诺来了。控制器是运行软件的平台,以及软件可以通过的通信网关。大多数控制器架构是模块化的,允许控制器根据需要使用不同的方法与不同类型的设备通信。

再次思考SDN控制器作为中间件,暗示了两个通信方向。迄今最讨论的是南行通信。当控制器是编程网络设备并从中接收数据时,这被称为SouthBound通信。SouthBound通信的示例是使用OpenFlow的控制器编程网络交换机转发表,我们将讨论更多。另一个方向是北行。希望编程网络和控制器的应用程序之间的通信被描述为北行。北行通信的示例是VWWare的VCLoud Director等应用程序,请求通过控制器请求网络供应服务。

切换

当谈到SDN时,也许最讨论的设备是网络交换机,以太网交换机在特定的。多年来,以太网交换机的速度和密度一直在增加,为数据中心的主机、刀片服务器中心和以太网存储提供上行链路。2020欧洲杯预赛随着管理程序支持的服务器虚拟化的出现,软件交换也变得重要起来,将虚拟服务器连接到虚拟网络接口卡,聚合流量并将其从管理程序发送到物理网络。

硬件和软件交换机都具有在SDN中播放的重要角色,因为它主要是它们由控制器编程的转发表。考虑到软件开关驻留在网络边缘,因此出现了“智能,软边”的概念。

网络设计师倡导智能,软边觉得管理程序上运行的软件切换是安装丰富网络功能的好地方,使物理硬件交换机更加简单。在智能,软边缘SDN设计中,控制器在网络软交换机中应用转发,QoS和安全策略。

例如,软交换机可以具有访问列表,用于速率限制和流量优先级的QoS参数,以及应用于虚拟端口的转发智能。通过时间网络数据留下了管理程序,已经过了用于安全合规性,速率形状和封装(如果需要)的测试。将所有这些功能放在网络边缘允许核心硬件交换机关注快速运输流量。

并非所有网络都能很好地为智能,软边设计提供良好,并且软件开关也可以满足所有可想到的SDN用例。SDN仍有一个角色,可以使用硬件交换机,以实现端到端的业务策略部署,流量转向和安全执行。此外,无论EDGE网络如何智能,仍有一定量的基本配置要完成硬件开关。

控制器用于编程硬件和软件交换机的转发行为的主要南行协议是OpenFlow.OpenFlow (OF)是一种协议,其标准正在由开放网络基金会进行快速开发。

ONF是仅用于组织的员工,主要由网络供应商和服务提供商组成,并且它们在封闭的门后运行。释放时,他们的OpenFlow规范将发布。生产设备中最常看到的1.0规格;OF1.3可能是大多数交换机供应商的下一步。在这份写作时,of1.4正在开发。

请记住,虽然OpenFlow在Open vSwitch等软件交换机中完全实现,但已证明在硬件交换机中转换为网络芯片(ASIC)具有挑战性。据报道,新的可以更好地处理OF的硅即将到来,当客户评估OF与他们现有的网络硬件相结合时,必须进行彻底的测试,以确保所需的OF功能能够支持他们的应用程序。

对于北向通信,控制器经常提供api。REST(具象状态传输)API可能是最常见的。REST api与HTTP服务器非常相似,使用熟悉的方法(如GET和POST)交换数据和指令。api为控制器外部的应用程序提供了一种方法,以告诉控制器网络上应该发生什么。

值得注意的是,除了OF之外,南向也出现了特定于供应商的api。这在一定程度上是由于OF的命令集有限,而且有时在遗留芯片中实现起来很困难。尽管支持OpenFlow,思科是一个通过其一项倡议,争论其API允许网络程序员充分利用其硬件的功能。

覆盖

在SDN对话中经常出现的另一个术语是覆盖网络.简单地说,覆盖用于创建虚拟网络容器,同时共享相同的底层物理网络彼此旁边彼此隔离。

熟悉常用通用路由封装(GRE)的网络工程师将易于掌握覆盖概念。一个数据包(或帧)被封装在另一个内部;封装的分组被转发到隧道端点,在其中解封装在一起。然后将原始数据包传送到其目的地。叠加将此“包含数据包”的“数据包”技术,以安全地隐藏来自彼此的彼此障碍的彼此和遍历网络段的网络。第2层延伸和多租赁是覆盖的流行用例。

在过去几年中,由于虚拟数据中心能够随时随地移动主机,许多覆盖协议已经由标准机构发布和推广。2020欧洲杯预赛一些SDN控制器使用覆盖作为它们的传输选择,在分散在数据中心的主机之间建立一座桥;2020欧洲杯预赛软交换机通常作为隧道的任意一端。目前,虚拟可扩展LAN (VXLAN)拥有最广泛的行业支持,思科(Cisco)、博科(Brocade)和VMware等公司都致力于覆盖。VXLAN隧道在硬件上的终止由Arista和Brocade交换机提供支持。VXLAN的硬件终止凸显了工业采用的浪潮,因为覆盖层通常由软件交换机终止。

VxLAN封装第3层UDP数据包内部的第2层帧。这允许驻留在VxLAN段内部以彼此通信,就像它们在同一层2网络上一样,即使它们可能被一个或多个第3层网络分隔。

另外,由于VXLAN保留整个第2层帧,因此保留VLAN标签,允许多层3网络存在于VxLAN段的内部。VXLAN段内的客户(也称为租户)会看到类似于它们的网络,而底层网络仅通过段ID识别的VXLAN数据包。

每个VXLAN网络都由VXLAN标题中的段ID标识;此ID长24位,允许1600万个租户在彼此隔离时共享相同的网络基础架构。

VXLAN一直批评其依赖于IP多播携带广播,未知的单播和多播流量起源于租户网络内。许多物理网络没有启用多播路由,并且使用组播的工程师发现它是一种由于其潜在复杂性而部署的恐吓工具。因此,一些使用VxLan作为叠加的供应商正在通过SDN控制器提供的增强智能部署它,因此避免了对多播路由的需求。

与VXLAN类似,GRE网络虚拟化(NVGRE)使用24位标识符定义租户网络,在本例中,在GRE报头的关键字段中找到。NVGRE在很大程度上是微软的一项技术,是微软的首选Hyper-V.

NVGRE与VXLAN的区别在于,它不需要组播来承载广播、未知单播和端点间的组播。相反,视窗嵌入在Hyper-V中的网络虚拟化模块(一个第三层交换机)由PowerShell cmdlets预先填充了所有主机到隧道的端点映射。这消除了泛洪的需要,因为在这种方法中不存在未知端点。

尽管VMware坚定支持VXLAN,但在VMware收购Nicira的过程中,也出现了被称为无状态传输隧道(STT)的覆盖层。STT是Nicira网络虚拟化平台的一部分,之所以引人注目,主要是因为封装格式利用了现代网络接口卡的硬件功能,可以将大数据块分成小数据块。

称为TCP分段卸载,一个TSO-capable网卡承担分段的负担,释放服务器的CPU用于其他任务。考虑到VXLAN已经得到了VMware和更广泛行业的支持,STT的未来是值得怀疑的。

除了VXLAN,NVGRE和STT之外,还有以下的另一个开发覆盖层是网络虚拟化覆盖(NVO3)。NVO3正在由IETF工作组开发。NVO3问题陈述类似于已经讨论过的覆盖物所解决的问题;即,交通隔离,租户自由使用他们选择的任何寻址方案,并在网络中的任何地方放置虚拟机,而不担心在基础核心中发现的第3层分离。NVO3将如何发展和将使用哪些封装仍然可以看到,但它沿着NVO3工作组参与者提交的使用案例线来塑造。

结论

我们讨论过的三个主要术语类别可以汇集为:无关的中央控制器发现网络交换机的网络拓扑,无论是软件开关是否在数据中心机架中找到的软件开关。2020欧洲杯预赛

这个中央控制器用作北行方向的应用之间的中间件,并在南行方向开关。北行应用程序将业务策略,网络配置等表达到控制器;控制器将这些策略和配置转换为旨在网络交换机的南行编程指令。

最常用的南向协议是OpenFlow,但在现有网络硬件上改造OpenFlow所面临的挑战促使供应商通过api推广网络编程。

在此平台上,对网络可编程性和物理设备抽象进行了叠加。覆盖允许希望支持多租户的云提供商和企业安全地分离客户之间的流量,同时允许他们的虚拟主机驻留在数据中心的任何位置。2020欧洲杯预赛

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