SDN在广域网中的应用探讨

光纤在线编辑部  2017-05-04 08:21:54  文章来源综合整理  版权所有,未经许可严禁转载.

导读

5/4/2017长期以来广域网所提供的服务一直存在业务提供周期比较长和业务动态调整不灵活等问题这不仅严重影响了用户的业务应用体验还制约了运营商的业务快速发展特别是在业务流量快速增加对广域网业务需求动态变化频繁的移动互联网时代这个问题更加突出

互联网中遇到的问题

随着互联网尤其是移动互联网的快速发展基于互联网以及移动互联网的业务应用和用户规模呈现出爆发式增长趋势互联网行业呈现以下趋势业务应用移动化平台云化视频业务暴增ϣԣ业务应用迅速蔓延等

各个企业业务数字化成为趋势企业IT系统逐?#36739;?#20113;中迁移企业移动办公普及ICT服务提供商纷纷构建云数据中心为各大企业提供各种云计算业务服务云数据中心的链路接入更?#26377;?#35201;广覆盖高带宽低时?#21360;?#39640;质量敏捷的广域网支撑

公有云私有云和混合云的?#24179;?#20837;以及云间互连的带宽需求频繁变化需要广域网业务更敏捷基于云的各种移动业务应用大数据尤其是近来快速发展的物联网业务这些业务的流量模式变化快速事前无法预测网络流量不均衡更加严重需要广域网运营更敏捷各行业的云应用快速创新和迅速上线传统的人工配置模式根本无法满足云应用的敏捷创新和上线速度需要广域网开放API按需开发运营

这些行业应用趋势对广域网的架构带宽性能以及运营提出了更高要求为适应云时代互联网业务新趋势对广域网的业务模式和运营模式转型的新需求在广域网中引入SDN成为当下优化广域网的重要手段

SDN的特点及架构

作为当下全新的网络架构技术SDN带来的本质是控制和转发分离控制和管理的集中化智能化,其主要特征如下

1.转发与控制分离

转发与控制分离软件与硬件分离由分布式控制变为多个控制器的相?#32422;?#20013;控制各层之间采用开放的标准接口采用通用的硬件硬件只完成必要的转发

2.网络智能化和管理集中化

路由计算业务之间逻辑数据转发等实现集中的管理和调度实施控制策略软件化有利于网络的智能化自动化和硬件的标准化

3.网络可编程

网络逐步具备开放可编程能力可实现自动化管理网络更加的灵活具有灵活的扩张性

4.业务定制的软件化有利于新业务的测试和快速部署

5.与NFV技术相对独立又相互协同将虚拟网络功能作为业务能力进行调用和开放

业界广泛认同的SDN架构


该模型架构分为3层其中基础设施层主要由支持0penFlow协议的SDN交换机组成控制层主要包含0penFlow控制器及网络操作系统(network operation systemNOS)控制器是一个平台该平台向下可以直接与使用OpenFlow协议的交换机进行会话向上为应用层软件提供开放接口用于应用程序检测网络状态下发控制策略位于顶层的应用层由众多应用软件构成这些软件能够根据控制器提供的网络信息执行特定控制算法并将结果通过控制器转化为流量控制命令下发到基础设施层的?#23548;?#35774;备中

影响SDN技术在广域网中部署的难题

1.集中控制的安全问题

作为SDN网络核心的控制器将成为攻击的重点需要解决SDN控制器的防攻击冗余备份等问题转发设备被多个控制器控制的场景下可能面临控制器假冒转发设备资源非法滥用等风险

2.控制器和转发面的性能问题

Openflow协议需专用化的芯片支撑通用化的芯片性能差定制芯片成本高?#23548;?#24403;用SDN技术应用困难

3.端到端控制的协同问题

东西向接口尚未开始标准化夸厂商控制器通用是难题当前的协同编排层仅解决业务策略下发端到端的拓扑发现和路径计算难以实现

SDN在广域网中应用场景分析

首先在广域网多条链?#20998;?#38388;可实现流量均衡调度[b]

在广域网上由于用户的分布不均各业务并发特性不同等原因经常存在流量不均衡现象广域网链路目的端通常是城域网或者是云IDC其用户规模及业务数量存在巨大的差异几条链路上容易出现流量不均衡情况严重时部分链路接近?#31561;?#32780;其余的链路还处于轻载状况这种情况经常发生在传输网的一级干线二级干线以及云IDC之间的互联链路上

链路流量不均衡的情况涉及路由问题具体业务应用层以及链路的质量等诸多复杂的问题同时在云计算大数据移动互联网快速普及应用时代流量的瞬间动态变化极快要进行人工干预是不可行的因此一直是困扰运营?#25506;?#35774;运维技术人员的难题

在广域网?#24358;?#20837;SDN智能化管理器利用 SDN 智能化全局管控的能力实时收集广域网中各条链路的状态信息来监控网络状态计算链路的利用率及带宽使用情况动态的从交换机路由器中获取网络状态为数据包计算出最优的无碰撞的路径并动态的调整路由以避免网络?#31561;?#20174;而实现广域网传输链路流量的负载均衡同时还可以利用 SDN 智能化管理动态地改变带宽加速广域网链路数据的传输

[b]其次利用SDN可优化广域网链路利用率


目前根据通信端到端的网络峰值预测路径和通道网络带宽交换机路由器的容量静态固定根据路由器上行链路失效来重组路由路径选择会出现重复资源出现竞争导致重试和再?#38382;?#25928;网络利用率通常小于 30%

利用SDN改进后具备网络需求和网络组织的全局视图可对所有流量计算出最佳最明确的路径确定数据包的网络行为从而减少保护?#28304;?#23485;的需要一旦出现?#25910;ϣ?#21487;根据错误导向改变到另一张预先计算好的网络路径更高的网络利用率和更快的网络收敛只需少量的资源即可获得更高的网络质量网络利用率可稳定在70% 以上

在骨干网中有诸多的业务需要按需动态地提供网络能力如云数据中心之间平时估计需要的带宽不要太大就能支撑日常的业务运行但是当有如虚拟机迁移存储数据复制等业务时就需要很大带宽才能满足业务需要两个IDC之间就需要随时间动态调整之间的网络流量带宽

传统模式是根据IDC之间端到端流量的峰值来设计固定速率的网络带宽从而导致了严重低下的带宽利用率而引入SDN后通过在网格交汇节点中加入基于OpenFlow的交换机云服务平台根据需求通过SDN的控制层随时随地对网络流量带宽容量进行重新分配从而保证网络带宽的性能相对于传统预留空间方式新模式为关键的通信事务节省约65%左右的容量

在广域网中可实现多层次的网络管理采用 SDN 前IP 网络与传输网络分离网络需通过不同的工具和不同的技术组合进行管理采用 SDN 后以统一集中最优化为驱动力对流量进行控制使得流量在网络上流转总是恰到好处网络传输变为动态主要通过 IP 进行交互对与网络流量的优化SDN 会有选择性地切入通过重新配合和连接新网络端口来增加带宽提升性能减少传统网络割接带来的影响

最后利用SDN可有效提升广域网的服务质量

目前广域网的服务内容应用系?#22330;?#26381;务层与网络紧耦合移动网WiFi网络固定宽带等不同领域的网络紧耦合资源利用?#23454;突?#24615;能差

利用SDN改进后控制层具有全局的网络组织视图并可把该信息提供给应用服务层同时可在用户端与IDC 及具体服务器之间选择最佳链路只需少量的资源即可获得更高的服务质量聚合多种技术来提供服务优化了如 QoS 能耗利用率等多个方面的性能

在感知网络中服务器负载均衡这中应用场景目前服务器负载均衡方式是从服务器集群中根据服务器的可用性和当?#30333;?#28304;利用率选择服务器分担负载而不考虑网络因素这样会导致所选服务器是?#38556;?#30340;但网络路径?#31561;?nbsp;使用 SDN 后可以通过感知网络负载的应用以及 SDN 控制器 选择一条拥有足够容量的网络路径从而实现端到端的负载均衡该场景特别适用于对时?#29992;?#24863;的业务使其获得更好的业务响应时间有效提升用户的业务体验

现阶段在广域网中全面部署SDN还不太现实SDN标准尚未统一针对广域网的需求缺乏体系化标准化可使用的主流厂家解决方?#35206;?#24322;?#28304;?#31169;有协议多跨厂?#19968;?#36890;?#35759;?#22823;现阶段只能结合特定的需求选择特定的厂商SDN控制器随着SDN技术的不断完善在广域网中引入SDN技术应用将会全面展开广域网的性能必定会得到很好的优化会更好的为当下快速发展的云计算大数据物联网等业务应用提供更加良好的服务

作者系 陕西联通 席晓 
关键字 SDN
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