iThome
被認為能顛覆既有網路架構的軟體定義式網路（Software defined Networking，SDN），是近年來相關設備廠商的兵家必爭之地，這樣的技術發展也為IT產業帶來新商機，身為全世界IT產品設計、製造重鎮之一的臺灣，也沒有自外於這股新潮流。
去年10月由中華電信、工研院和資策會擔任召集人，聯手成立臺灣SDN聯盟（Taiwan SDN Alliance），希望整合產、學、研究界等資源，加速SDN產業發展自主技術SDN解決方案，而今年8月，Intel與中華電信宣布簽訂新階段的合作備忘錄，除了物聯網、雲端運算之外，SDN也是當中合作的項目之一，並且將Intel架構的解決方案，共同推動SDN的概念驗證與創新應用。
SDN為什麼這麼重要？因為它可以讓網路的管理變得更集中，而且具有可程式化的機制，對電信網路業者或企業的資料中心網路服務來說，可以藉此獲得自動處理與動態因應變化的好處，這樣一來，可節省支出，不需經常購買專用架構網路設備，並且日常維運時，SDN的網路部署能支援隨成長規模大小來付費的模式，杜絕過度提供資源。
同時，SDN可以減少IT服務日常維運的開銷，讓網路可透過程式演算法的方式來進行控制，而透過搭配一些可程式化程度提升的網路設備元件，能讓網路的設計、部署、管理、規模延展更為容易。簡而言之，這項機制能讓網路做到服務自動提供與彼此協作，降低平時管理網路環境所需的時間，並減少人為出錯的機會，改善服務可用性與可靠度。
SDN讓網路能夠自動調配，等於也為網路資源的調度提供靈活度與彈性，理論上，可協助企業或組織快速部署新的應用系統、服務與基礎架構，以儘快符合業務目標變更時所衍生的種種需求。此外，帶動組織的創新，也是SDN的訴求點之一，企業可以藉網路環境的高效率，來建立新型態的應用系統、服務與業務模式，進而開創新的收入來源與更多價值。
影響SDN與NFV發展的三大組織
目前在推動SDN應用的組織，主要有開放網路基金會（Open Networking Foundation，ONF），負責制定OpenFlow的標準，以及由Linux基金會發展的OpenDaylight專案，此外，歐洲電信標準協會（ETSI）也成立了NFV工作小組，力推SDN和NFV。
其中，ONF是在2011年成立，由德國電信、Facebook、Google、微軟、Verizon、Yahoo等6家公司發起，目前已經有153個成員，幾乎你所有想得到的網路設備廠商、硬體晶片廠商、伺服器虛擬化軟體公司、大型網站業者與國家級電信，都加入了這個基金會，到了2013年，ONF正式發布OpenFlow Switch規格1.3.2版。
而OpenDaylight是在2013年成立的開放原始碼專案，發起的廠商主要有13家，包括Arista、Big Switch、Brocade、Cisco、Citrix、Ericsson、HP、IBM、Juniper、NEC與Red Hat，現在成員也增加到41個，OpenDaylight在今年2月已經發布了第一個版本的SDN框架Hydrogen，當中可細分為基礎版，以及分別針對虛擬化應用與服務供應商環境的版本。
至於NFV的成形，則是在2012年有全球7大電信網路業者選定ETSI，作為發展NFV產業規格的小組，目前已經發展成有超過220家公司參與的規模，其中包含37家全球主要的服務供應商，涵蓋電信公司與IT廠商。在2013年，他們發布了一系列的規格，分別對應效能與可移植性的最佳實務、使用案例、架構性框架、主要概念術語，以及虛擬化需求。
從分散回歸集中，SDN提供更簡化、且支援程式控制的網路環境
如果你想要了解新一代的網路架構，一定會在各種媒體上經常看到SDN、OpenFlow這幾個技術名詞，乍看之下，它們很像，但都是指涉同一件事嗎？為什麼有這麼多種稱呼？
根據維基百科的定義，SDN是一種電腦網路傳輸方式，能讓IT人員透過將低階功能抽象化的方式來管理網路服務，要做到這樣，需要去除系統之間的耦合關係，亦即把網路流量要送去特定位置的決定權（控制層，Control Plane），從負責實際轉送流量到目的地的底層網路設備（資料層，Data Plane）當中抽離出來，以此來簡化網路架構。
為了要讓控制層與資料層之間能夠彼此溝通，SDN需要透過一些方法來進行，而其中一種方法就是OpenFlow，所以這也是一般人經常把它當做SDN的同義詞，然而若要適用這個概念，也可以運用其他方法來達成。
在ONF基金會的SDN定義裡面，也和上述的說法差不多，但這裡補充了一件事：SDN是能夠直接用程式化（programmable）的方式來控制的，而且一旦控制權從個別的網路設備上脫離，然後轉移到運算設備之後，能夠使底層的網路基礎架構抽象化，以便作為應用系統服務與網路服務，換句話說，我們可將網路的存取視為邏輯或虛擬的實體，若能達到這樣的結果，網路基礎架構就能變得非常的動態、容易管理、更具有成本效益與高度適應力，因此，傳統網路的後端骨幹架構就能轉型，成為足以提供各種服務的平臺。
若我們再參考SDNCentral這個網站對SDN的定義，可能會了解得更透徹一點。他們認為SDN是一種設計、建構與管理網路的新方式，基本概念是將網路的控制層與轉送層分開，以提升效率。在這樣的架構下，控制器就像人類的大腦一般，IT人員、應用程式能以抽象、集中的方式檢視整體網路，而轉送層就像肌肉，負責執行來自大腦的命令。
可程式化的網路
透過SDN控制器，網路管理者可以快速、輕易地決定與執行位於轉送層的底層系統（交換器、路由器），讓它們知道該如何處理流量。而在SDN網路下，目前控制器與交換器之間溝通最常使用的協定是OpenFlow，或者透過應用程式介面（Application Programmatic Interfaces，API）來進行，通常這樣的應用程式介面，我們稱之為南向（Southbound）API，也就是上述SDN的可程式化機制。
除了透過南向API，讓SDN控制器與底層的網路交換器互動，對於更上層的網路服務與應用程式的執行，SDN環境也可透過開放的API來支援，這些API通常稱為北向（Northbound）API，可促進創新應用，並且讓IT服務能夠更有效率的協作（Orchestration）和自動化（Automation）。
基於這樣可程式化控制的架構，SDN讓網路管理者可以隨著業務需求的變化而動態地調整網路流量，並且部署多種服務，而無需接觸位於封包轉送層的個別交換器或路由器。
OpenFlow是SDN的一部分，但SDN不是只有OpenFlow
事實上，OpenFlow雖然技術上被視為一種協定的規格，但其實它也是南向API，而且是第一個且最知名的南向程式介面。也因為兩者關係非常密切，難怪許多人會把OpenFlow等同於SDN，但簡單來說，OpenFlow是一套開放的網路溝通協定標準，讓控制層能夠和轉送層互動，但它只是整體SDN架構的一部分，而且也並非唯一可用的協定，若參考OpenDaylight的Hydrogen 1.0 Service Provider版，我們可以看到當中可運用的南向介面或協定，包含NetConf（Network Configuration Protocol）、LISP（Locator/Identifier Separation Protocol）、PCEP（Path Computation Element Communication Protocol），以及一般網路設備所普遍支援的BGP、SNMP──除了OpenFlow這類近年來開始發展的網路協定之外，有一些人正設法在SDN上支援既有網路環境所慣用的各種協定。
透過虛擬化技術，NFV讓網路安全設備大整併並重回軟體式應用
另一個經常跟SDN相提並論的技術是網路功能虛擬化（NFV），近年也受到相當熱烈的關注，但兩者之間其實有所不同。
對於設計、部署、管理網路服務的需求，NFV提供新的作法。它的主要訴求跟SDN有些類似，但面向不同──解除眾多網路功能與硬體設備之間的耦合關係。例如將NAT、防火牆、網路入侵偵測∕防禦（IDS/IPS）、網域名稱服務（DNS）、網站快取等網路功能，從專屬的硬體設備當中脫離，讓它們可以在軟體中執行。
設計上，NFV是用來整併網路元件，並且能將這些網路元件的功能提供出去，以支援虛擬化基礎架構，包括受到虛擬化的伺服器、儲存，甚至網路，當中運用了標準的IT虛擬化技術，能執行在高容量的伺服器、交換器與儲存硬體設備，以便虛擬化網路相關的功能。對任何資料層的處理或控制層的功能來說，不論是用在有線或無線網路環境，NFV都適用。
為什麼NFV會開始崛起？這跟電信網路業者所面臨的挑戰有更大的關係，因為在他們的機房內擺放了越來越多不同類型的專屬硬體設備，若要啟用新的網路服務，經常需要建置更多的專屬硬體設備，此時，你必須挪出額外的機房空間和電力供應來容納這些機器；而隨著設備數量持續增加，在有限的機房環境下，要擺放這些設備越來越困難，再加上在既有的網路架構，也需要整合與部署這些數量龐大的硬體設備，相關的作業複雜度因此越來越高。甚至，這些專屬硬體設備往往上線才短短時間，很快地就到達使用年限。
於是，這造成一種奇怪的現象──當業務創新加速、需建置更多系統來因應時，那些新進的專屬硬體設備也跟著入駐機房，但他們的生命週期竟越來越短，因此，在當前日漸以網路應用為中心的世界中，創新受到很大的限制。
針對這些問題，NFV是利用標準IT虛擬化技術來整併許多類型的網路設備，並將它們放置在採一般標準設計的高容量伺服器、網路交換器與儲存設備。它所要供應的網路功能都是實作在軟體上，而且可以在各種標準伺服器硬體上，同時能夠依照需求搬移或安裝在網路上的不同地方，而不需安裝新的硬體設備。總之，NFV的完成，相當仰賴軟體定義的方式。
SDN與NFV之間的差異
相較於NFV是基於電信服務供應商需求所建立的，成員也都是屬於該產業的公司，SDN一開始是在大學校園發展起來的，當研究人員經常在網路設備上遭遇到無法改變當中的軟體功能時，他們開始實驗新的網路通訊協定，他們想到讓網路設備的「行為」變得可程式化，並且能透過集中的方式來控管。這導致了運作原理相關的元件開始定型，界定了今日的SDN特性，例如將控制與轉送功能區隔開、集中控制，以及具有將網路行為程式化的能力，而提供妥善規範的介面。
除了校園，SDN後來也開始進入雲端資料中心環境。因為這些資料中心的規模和布建地點會日益擴增，而為了能夠連接與控制數量龐大的虛擬機器，是需要一個更好的方法來因應，而就SDN原理來看，透過控制層和資料層分離的概念，理論上，應該是能夠提升資料中心網路受到控制的程度。
從上面的比較來看，SDN和NFV有共通點，但不同的地方更多，但為什麼兩者會經常一起被拿出來討論？
事實上，這兩種網路應用彼此並不依賴，因為NFV可以運用虛擬化技術，部署在非SDN的資料中心，也可以實作在SDN環境；相反地，在SDN網路下，不論是否搭配NFV，都可獨立運作。
不過，很多人認為SDN和NFV可以互補互惠，因此會把這兩種概念和解決方案常搭配在一起，以獲得很大的價值。
要達到NFV的效果，其實，透過現行許多資料中心正在使用有的技術和設備，就可以了；而在控制層與資料轉送層分離的SDN環境當中，網路效能強化了，並能簡化與既有網路環境部署的相容性作法，促進日常作業與維護的程序，此時若搭配NFV的支援，即可由它來提供基礎架構，讓SDN軟體可以在當中執行。而且，NFV可以在通用的伺服器和交換器上實施，這跟SDN的作法和目標很類似。
SDN與NFV相互搭配之後，會是什麼樣子？Overture技術長Prayson Pate表示，目前有一些使用單位開始用它們來實作代管式路由服務，舉例來說，用戶可以在機房架設一臺路由器，NFV會透過將路由器功能虛擬化來因應這種情況，當中所存取的網路介面裝置（Network Interface Device，NID），可提供區隔點及效能量測機制。同時，由於SDN是分隔控制層與資料層，所以，網路封包會由最佳化後的資料層所轉送，同時，這些路由器（控制層）的功能，是在一臺機架式伺服器的VM上執行。
整體來說，SDN與NFV相互結合有一些好處。像是：企業能以通用的硬體與具有進階功能的軟體，彼此搭配之後，取代昂貴、專屬的硬體應用設備；而軟體控制層會從昂貴的專屬設備平臺，轉移到建置在資料中心或中央機房的伺服器，提供最佳化執行的平臺；此外，資料層的控制會被抽象化與標準化，這讓網路與應用系統的效能最佳化，可以提升到新境界，而不需要升級網路設備。
簡而言之，SDN提供了網路自動化的機制，讓管理政策執行的當下，能協調網路流量的去處，同時，NFV則聚焦在網路服務上，可確保所提供的網路功能，能夠與資料中心的虛擬化環境需要的部分一致。這些技術的進步將會是讓網路進化到下一階段的關鍵，確保能趕上各種創新，例如，人與各種裝置相互連結的應用（物聯網）。
傳統網路交換器與SDN網路交換機制的比較
現行網路交換器和SDN架構網路交換機制，都可以區分為3個層次，這當中包括控制層、資料層及集中管理層。一般網路交換器設備大多同時涵蓋了控制層和資料層，但SDN是將這兩層分開，同時增加了集中管理的部份，並提供可程式化的功能。資料來源：Intel，2014年9月
SDN網路的基本架構
資料來源：ONF，2014年9月
現行網路設備與NFV架構的比較
目前資料中心環境的網路設備，大多為專屬硬體規格，而且都是分成多臺建置，因此都只能透過實體的方式來部署。而在NFV環境下，所使用的都是通用規格的x86伺服器、儲存設備與網路交換器，只是它們配置了更大資源，借助虛擬化技術與各式軟體，即能以少量設備來支撐大量而動態的應用。資料來源：Ixia，2014年9月
網路與安全設備走向集中化，支援SDN與NFV的應用
資料來源：Intel，2014年9月
開放原始碼SDN框架OpenDaylight架構
根據OpenDaylight的架構，SDN可分為3大層面：網路應用程式與的協作（Network Apps & Orchestration）、控制平臺（Controller Platform），以及實體與虛擬的網路設備（Physical & Virtual Network Devices）
資料來源：OpenDaylight，2014年9月
熱門新聞
2024-11-22
2024-11-15
2024-11-15
2024-11-22
2024-11-24
2024-11-22