SDN的应用场景分析与探讨

      SDN（软件定义网络）技术近年得到了快速的发展，受到了业界的广泛关注，是ICT领域的一次重大技术创新和突破。目前SDN技术的主要推进组织包括ONF、IETF、ITU-T、BBF、CCSA等。业界在关注SDN技术发展的同时，也越来越关注SDN的应用场景。SDN的应用场景决定了SDN发展的需求和原动力，也决定了SDN后续发展的方向。

SDN的技术特点分析

    SDN的应用场景与SDN技术本身的特点有很大的相关性，研究SDN的应用场景首先需要对SDN技术特点进行分析。

    SDN的主要技术特点包括3个方面：转发与控制分离、控制逻辑集中和网络能力开放。

转发与控制分离

    SDN具有转发与控制分离的特点，采用SDN控制器实现网络拓扑的收集、路由的计算、流表的生成及下发、网络的管理与控制等功能；网络层设备仅负责流量的转发及策略的执行。通过这种方式可使得网络系统的转发面和控制面独立发展，转发面向通用化、简单化发展，成本可逐步降低；控制面可向集中化、统一化发展，具有更强的性能和容量。

控制逻辑集中

    转发与控制分离之后，使得控制面向集中化发展。控制面的集中化，使得SDN控制器拥有网络的全局静态拓扑、全网的动态转发表信息、全网络的资源利用率、故障状态等。因此，SDN控制器可实现基于网络级别的统一管理、控制和优化，更可依托全局的拓扑的动态转发信息帮助实现快速的故障定位和排除，提高运营效率。

网络能力开放化

    SDN最突出的特点是网络能力开放化。通过集中的SDN控制器实现网络资源的统一管理、整合以及虚拟化后，采用规范化的北向接口为上层应用提供按需的网络资源及服务，实现网络能力开放，按需提供。SDN打破了现有网络对业务封闭的问题，是一种突破性的创新。

SDN的应用场景分析与探讨

    SDN控制与转发分离的特点，使得设备的硬件通用化、简单化，设备的硬件成本可大幅降低，可促进SDN的应用；但由于设备硬件的变化，转发流表的变化也导致了设备与现有网络设备的兼容问题，在一定时期内限制了SDN在大规模网络中的应用。

    SDN控制逻辑集中的特点，使得SDN控制器拥有网络全局拓扑和状态，可实施全局优化，提供网络端到端的部署、保障、检测等手段；同时，SDN控制器可集中控制不同层次的网络，实现网络的多层多域协同与优化，如分组网络与光网络的联合调度。

    SDN网络能力开放化的特点，使得网络能力虚拟化、服务化，网络不再仅仅是基础设施，更是一种服务，SDN的应用范围得到了进一步的拓展。

    我们对网络的主要参与实体进行梳理后，基本聚焦到电信运营商、政府及企业客户、数据中心以及互联网公司。我们主要关注的SDN应用场景包括：数据中心网络、数据中心互联、政企网络、电信运营商网络、互联网公司业务部署。

SDN在数据中心网络的应用

    数据中心网络的需要主要表现在海量的虚拟租户、多路径转发、VM的智能部署和迁移、网络集中自动化管理、绿色节能、数据中心能力开放等方面的需求。

    SDN控制逻辑集中的特点，可充分满足网络集中自动化管理，多路径转发，绿色节能等方面的要求；SDN网络能力开放化的特点，可充分满足数据中心能力开放，VM的智能部署和迁移，海量虚拟租户的需求。并且，数据中心的建设和维护一般统一由数据中心运营商或ICP/ISP维护，具有相对的封闭性，可统一规划、部署和升级改造，SDN部署的可行性高。数据中心网络是SDN目前最为明确的应用场景，也是最有前景的应用场景。

SDN在数据中心互联的应用

    数据中心之间互联网的网络具有流量大、突发性强、周期性强的特点，需要网络具备多路径转发与负载均衡、网络带宽按需提供、绿色节能、集中管理和控制的需求。

    SDN转发与控制分离，控制逻辑集中，网络虚拟化、开放化的特点，可通过部署统一的控制器，收集各数据中心之间的流量需求，进行统一的计算和调度，实施带宽的灵活按需分配，最大程度优化网络，提高资源利用率。目前Google已经在其数据中心之间应用了SDN技术，将数据中心之间的链路利用率提升至接近100%，成效显著。

SDN在政企网络中的应用

    政府及企业网络业务类型多，网络设备功能复杂、类型多，对网络的安全性要求高，需要集中的管理和控制，网络灵活、定制化需求多。

    SDN转发与控制分离的架构，使得网络设备通用化、简单化，将复杂的业务功能剥离，由上层应用服务器实现，不仅可以降低设备硬件成本，更可使得企业网络更加简化，层次更加清晰。同时，SDN控制的逻辑集中，可以实现企业网络的集中管理与控制，企业的安全策略集中部署和管理，更可以在控制器或上层应用灵活定制网络功能，更好满足企业网络的需求；由于企业网络一般由企业自己的信息化部门建设、管理和维护，具有封闭性，可统一规划、部署和升级改造，SDN部署的可行性高。

SDN在电信运营商网络的应用

    电信运营商网络包括宽带接入层、城域层、骨干层，具体的网络还可分为有线网络和无线网络，存在多种方式，如传输网、数据网、交换网等。总的来说，电信运营商网络具有覆盖范围大、网络复杂、网络安全可靠性要求高、网络制式多、多厂商共存等特点。

    SDN的转发向控制分离特点，可有效实现设备的逐步融合，降低设备硬件成本。SDN的控制逻辑集中特点，可逐步实现网络的集中化管理和全局优化，有效提升运营效率，提供端到端的网络服务；SDN的网络能力虚拟化和开放化，也有利于电信运营商网络向智能化、开放化发展，发展更丰富的网络服务，增加收入。

    但是，SDN技术目前尚不够成熟，标准化程度也不够。大范围、大量网络设备的管理问题、超大规模SDN控制器的安全性和稳定性问题、多厂商的协同和互通问题、不同网络层次/制式的协同和对接问题等均需得到解决。目前SDN技术在电信运营商网络大规模应用还难以实现。然而，可在局部网络或特定应用场景逐步使用，如移动回传场景、分组与光网络的协同场景等。

SDN在互联网公司业务部署中的应用

    SDN即软件定义网络，然而笔者认为SDN的研究重点不应放在软件如何定义网络，而应在于如何开放网络能力。网络的终极意义在于为上层应用提供网络服务，承载上层应用。NaaS是网络的最终归宿。

    互联网公司业务基于SDN架构部署，将是SDN的重要应用场景。

    SDN具有网络能力开放的特点，通过SDN控制器的北向接口，向上层应用提供标准化、规范化的网络能力接口，为上层应用提供网络能力服务。
   
    ICP/ISP可根据需要获得相应的网络服务，有效提升最终用户的业务体验。

    SDN转发和控制分离的特点可有效降低设备硬件成本；控制逻辑集中的特点可使得网络具有全局的视图实现全局优化，实现多网融合和集中管控；网络能力开放化可促进更多的业务创新和网络服务创新。这三大驱动力推动着SDN的发展，也使得SDN有着众多的应用场景。

    目前，SDN技术尚不成熟，适合在相对简单、封闭的网络中，如数据中心网络、企业网络中应用，后续随着技术的成熟和标准化，预计将会在电信运营商网络中规模应用。