直接理解

SDN是在2009年左右出現(xiàn)的一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它將數(shù)據(jù)層面與控制層面分離，使用中央控制器完成網(wǎng)絡(luò)的操作和管理，并通常采用OpenFlow協(xié)議作為其核心通信協(xié)議，擁有著集中式控制、可編程、部署靈活性和數(shù)據(jù)層面與控制層面相互分離等多種優(yōu)勢(shì)。并且作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其通信協(xié)議、三層體系結(jié)構(gòu)和仿真實(shí)驗(yàn)都非常有意思。

SDN體系結(jié)構(gòu)

典型的SDN架構(gòu)定義如下圖所示。

SDN體系結(jié)構(gòu)由下到上分別為轉(zhuǎn)發(fā)層（又稱(chēng)為基礎(chǔ)設(shè)施層）、控制層和業(yè)務(wù)層（又稱(chēng)為應(yīng)用層）。其中轉(zhuǎn)發(fā)層表示網(wǎng)絡(luò)底層的物理轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，維護(hù)著流表結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)流中的分組則按照流表中的規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；中間的控制層集中維護(hù)和控制網(wǎng)絡(luò)的各種狀態(tài)，并負(fù)責(zé)流表的生成、配置和維護(hù)，同時(shí)需要為業(yè)務(wù)層提供易用的北向接口；最上面的業(yè)務(wù)層根據(jù)不同的應(yīng)用需求來(lái)實(shí)現(xiàn)不同功能的應(yīng)用程序。控制層通過(guò)南向接口（例如OpenFlow協(xié)議）與轉(zhuǎn)發(fā)層進(jìn)行通信，并獲取轉(zhuǎn)發(fā)層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息；控制層與業(yè)務(wù)層之間由可擴(kuò)展的北向接口完成交互，北向接口由各個(gè)控制器的Rest API提供，并允許開(kāi)發(fā)者根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)需求開(kāi)發(fā)。

在SDN體系結(jié)構(gòu)中，開(kāi)發(fā)者能夠獲取轉(zhuǎn)發(fā)層中網(wǎng)路設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，通過(guò)調(diào)用控制層的北向Rest API接口，編程實(shí)現(xiàn)不同功能的應(yīng)用程序；最后通過(guò)控制器和南向接口（OpenFlow）以流表的形式下發(fā)到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，從而完成網(wǎng)絡(luò)的配置。

OpenFlow協(xié)議介紹

OpenFlow協(xié)議是SDN架構(gòu)中第一個(gè)定義在控制層和轉(zhuǎn)發(fā)層之間的標(biāo)準(zhǔn)通信接口，基于OpenFlow的SDN技術(shù)可以使開(kāi)發(fā)者動(dòng)態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

最常見(jiàn)的OpenFlow流表主要由三個(gè)部分組成：匹配域（Match Fields）、計(jì)數(shù)器域（Counters）和指令域（Instructions），如下圖所示。

（1）匹配域，如下圖所示：一共包含12個(gè)域，每個(gè)域內(nèi)包含一個(gè)值，分別對(duì)應(yīng)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中：

• 一層物理層中入端口（Ingress Port）；
• 二層數(shù)據(jù)鏈路層中源MAC地址（Ether source）、目的MAC地址（Ether dst）、以太網(wǎng)類(lèi)型（EtherType）、VLAN標(biāo)簽（VLAN id）、VLAN優(yōu)先級(jí)（VLAN priority）；
• 三層網(wǎng)絡(luò)層中源IP（IP src）、目的IP（IP dst）、IP協(xié)議字段（IP proto）、IP服務(wù)類(lèi)型IP ToS bits）；
• 四層傳輸層中TCP/UDP源端口號(hào)（TCP/UDP src port）、 TCP/UDP目的端口號(hào)（TCP/UDP dst port）。

（2）計(jì)數(shù)器域，可以用來(lái)統(tǒng)計(jì)每個(gè)端口、每條流、每張表和每個(gè)隊(duì)列上的流量信息。

（3）指令域，為每條流表項(xiàng)對(duì)應(yīng)的行動(dòng)，表示對(duì)匹配該流表項(xiàng)處理方法，其中可以有0或者多個(gè)行動(dòng)。若一條流表項(xiàng)的指令域?yàn)榭?#xff0c;則默認(rèn)操作是丟棄數(shù)據(jù)包。若一個(gè)流表項(xiàng)的指令域內(nèi)有多個(gè)行動(dòng)，則按照行動(dòng)的優(yōu)先級(jí)順序執(zhí)行。行動(dòng)分為必選行動(dòng)和可選行動(dòng)，必選行動(dòng)中包括轉(zhuǎn)發(fā)或者丟棄，可選行動(dòng)中則包括按照傳統(tǒng)交換機(jī)處理、泛洪（除去入端口）、入隊(duì)和修改匹配域等。

如上圖所示數(shù)據(jù)包匹配流程：當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)后，從流表中的第一個(gè)流表項(xiàng)開(kāi)始匹配，若有匹配域相符合的流表項(xiàng)，接著更新該條流表項(xiàng)對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)流表項(xiàng)對(duì)應(yīng)指令域內(nèi)的指令進(jìn)行相應(yīng)操作；若沒(méi)有流表項(xiàng)被成功匹配，則轉(zhuǎn)發(fā)給控制器請(qǐng)求進(jìn)一步處理。

基于OpenFlow的SDN工作流程

上圖為基于OpenFlow的SDN工作流程：

1 終端PC機(jī)向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送一系列數(shù)據(jù)包；
2 數(shù)據(jù)包到達(dá)OpenFlow交換機(jī)，若交換機(jī)中無(wú)匹配的流表，則通過(guò)第2步向控制器發(fā)送Packet-In消息，請(qǐng)求控制器下發(fā)處理流表，若交換機(jī)中有匹配的流表，則直接執(zhí)行第4步；
3 控制器下發(fā)流表（或Packet-Out消息）到交換機(jī)中；
4 交換機(jī)根據(jù)流表的信息將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)交換機(jī)中；
5 交換機(jī)若有匹配流表，執(zhí)行第7步，若無(wú)匹配流表，執(zhí)行類(lèi)似第2步；
6 類(lèi)似第3步；
7 交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到另一個(gè)終端PC機(jī)。

對(duì)比理解

https://www.zhihu.com/question/20279620

參考鏈接：
http://archive.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf
http://www.opendaylight.org/
https://www.opennetworking.org/sdn-resources/sdn-definition/
本文部分轉(zhuǎn)自http://blog.nsfocus.net/software-defined-network-sdn/
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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的SDN的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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