斯坦福大學(xué)研究人員當(dāng)初提出Openflow時(shí)有兩個(gè)初衷，一是因?yàn)樾枰M(jìn)行創(chuàng)新性網(wǎng)絡(luò)研究，希望把網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制層功能從物理設(shè)備中分離出來(lái)，以便根據(jù)需要通過(guò)編程方式控制和修改網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的行為;二是希望構(gòu)建一個(gè)全新的通用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面，以應(yīng)對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求，Openflow引入的流表轉(zhuǎn)發(fā)模式完全脫離了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的L2/L3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式，通過(guò)統(tǒng)一的“流表匹配/執(zhí)行動(dòng)作”方式處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

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Openflow協(xié)議發(fā)布后因其革命性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)立即引起業(yè)內(nèi)眾多廠商和用戶的廣泛關(guān)注，紛紛在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和應(yīng)用中進(jìn)行基于openflow的SDN部署和實(shí)施。之后openflow協(xié)議由ONF組織負(fù)責(zé)進(jìn)一步的發(fā)展和推廣，近幾年經(jīng)過(guò)不斷完善，已經(jīng)進(jìn)化到最新的1.4版本。OF-config是ONF發(fā)布的openflow配套協(xié)議，也是連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的南向接口協(xié)議，提供開(kāi)放接口遠(yuǎn)程管理openflow交換機(jī)，通過(guò)OF-config協(xié)議可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中openflow交換機(jī)屬性進(jìn)行配置和調(diào)整，包括配置交換機(jī)與控制器的連接參數(shù)，配置物理端口屬性，配置端口隊(duì)列屬性，配置邏輯端口屬性(如IP-GRE，VXLAN，NVGRE)，與openflow協(xié)議一起合作實(shí)現(xiàn)對(duì)openflow交換機(jī)的自動(dòng)化部署。

任何網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)只有能夠解決現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中用現(xiàn)有技術(shù)難以解決的問(wèn)題才有生存發(fā)展的價(jià)值。Openflow區(qū)別傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的顯著不同點(diǎn)是，處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)不像傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一樣僅僅依賴目的MAC或目的IP地址來(lái)進(jìn)行尋徑，openflow流表匹配的數(shù)據(jù)包字段要豐富得多，這樣就可以根據(jù)流表規(guī)則中多樣化的匹配字段組合實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)網(wǎng)路技術(shù)更靈活的轉(zhuǎn)發(fā)策略，實(shí)現(xiàn)用戶多樣化的流量控制需求。再結(jié)合OF-config協(xié)議，openflow協(xié)議可以方便實(shí)現(xiàn)設(shè)備中動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)資源分配，動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)功能指定，動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)路徑調(diào)整，動(dòng)態(tài)鏈路帶寬調(diào)整和快速網(wǎng)絡(luò)故障診斷，而這些特征正是目前在云數(shù)據(jù)中心等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中迫切需要的。下面我們針對(duì)目前一些典型使用環(huán)境說(shuō)明openflow交換機(jī)的具體應(yīng)用。

科研院校網(wǎng)絡(luò)是openflow的原始發(fā)源地，也是openflow被廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。研究人員在進(jìn)行下一代互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新性研究時(shí)，可能會(huì)有全新設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)需要驗(yàn)證，這樣他們希望有一個(gè)平臺(tái)能幫助他們把網(wǎng)絡(luò)控制軟件獨(dú)立出來(lái)擺脫硬件黑盒設(shè)備的束縛，同時(shí)其數(shù)據(jù)平面功能又足夠通用，以便能在這樣平臺(tái)上自由驗(yàn)證他們的研究工作，基于openflow的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正好可以滿足他們的愿望。當(dāng)然因?yàn)檠芯績(jī)?nèi)容的不確定性，目前在openflow設(shè)備上具體驗(yàn)證創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)可能還是需要設(shè)備進(jìn)行一定量的定制化開(kāi)發(fā)工作。

云數(shù)據(jù)中心是openflow得以發(fā)揚(yáng)光大的地方，openflow在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用有兩個(gè)主要場(chǎng)景，一是數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)虛擬化的部署要求，二是異地?cái)?shù)據(jù)中心之間流量傳輸?shù)逆溌氛{(diào)度需求。云數(shù)據(jù)中心是云服務(wù)提供商的基礎(chǔ)IT環(huán)境，部署時(shí)存在多租戶資源動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，多租戶流量隔離以及租戶虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移等虛擬化需求，openflow交換機(jī)與云管理軟件平臺(tái)，如openstack的neutron網(wǎng)絡(luò)組件可以深度集成，配合云管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)分配和網(wǎng)絡(luò)流量的按需傳輸，實(shí)現(xiàn)云服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化需求并可以明顯改善其網(wǎng)絡(luò)性能。其次在數(shù)據(jù)中心之間流量傳輸量很大，而連接各數(shù)據(jù)中心的鏈路傳輸使用率往往又不均衡，流量調(diào)度不當(dāng)將會(huì)給服務(wù)商帶來(lái)嚴(yán)重的鏈路帶寬擴(kuò)容壓力，提高其運(yùn)營(yíng)成本。如果在數(shù)據(jù)中心間部署openflow交換機(jī)，可以動(dòng)態(tài)獲取各鏈路的流量傳輸情況，動(dòng)態(tài)下發(fā)openflow流表規(guī)則把流量在各鏈路間進(jìn)行均衡調(diào)度，最大化提高鏈路使用率，降低鏈路擴(kuò)容需求。openflow交換機(jī)甚至還可以根據(jù)云租戶的不同服務(wù)級(jí)別在流表規(guī)則里設(shè)定不同服務(wù)質(zhì)量動(dòng)作實(shí)現(xiàn)有區(qū)別的流量傳輸。

Openflow交換機(jī)現(xiàn)在也開(kāi)始被用來(lái)滿足網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域流量識(shí)別和管控的需求，這種情況openflow交換機(jī)一般是以透明方式作為中間過(guò)路設(shè)備插入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，不會(huì)改變?cè)瓉?lái)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行模式。使用SDN/openflow方式識(shí)別和管控網(wǎng)絡(luò)流量的好處是，目前網(wǎng)絡(luò)新應(yīng)用層出不窮，使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備無(wú)法對(duì)新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用或用戶環(huán)境特有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行識(shí)別，部署openflow交換機(jī)后，可以先把網(wǎng)絡(luò)流量鏡像或采樣(也可以在監(jiān)控到鏈路流量異常時(shí)動(dòng)態(tài)牽引)送往控制器應(yīng)用進(jìn)行識(shí)別，然后針對(duì)識(shí)別出來(lái)的特定流量下發(fā)規(guī)則，或者丟棄，或者限制其傳輸帶寬，或牽引到其它傳輸端口。控制器應(yīng)用作為獨(dú)立的軟件服務(wù)形式可以動(dòng)態(tài)更新網(wǎng)絡(luò)特征，快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用變化需求，克服專有設(shè)備軟件功能固化的缺陷。另外Openflow設(shè)備也可以充當(dāng)服務(wù)器集群的負(fù)載均衡設(shè)備，它可以根據(jù)后臺(tái)服務(wù)器的運(yùn)行情況制定更靈活的請(qǐng)求調(diào)度策略，快速響應(yīng)服務(wù)器集群規(guī)模的變化，省去專用昂貴的負(fù)載均衡設(shè)備的采購(gòu)費(fèi)用。

在園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中可以使用openflow方式對(duì)接入層設(shè)備進(jìn)行有效的管控，接入層設(shè)備的特點(diǎn)是設(shè)備量大管理運(yùn)維開(kāi)銷比較高，直接連接用戶流量管控需求大并且問(wèn)題發(fā)生率高，但設(shè)備功能和流量策略相對(duì)簡(jiǎn)單。如果接入設(shè)備改為使用openflow交換機(jī)，在中央控制器上可以集中統(tǒng)一對(duì)接入設(shè)備進(jìn)行配置下發(fā)，軟件升級(jí)與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等維護(hù)工作，在要求用戶身份認(rèn)證的場(chǎng)合可以把認(rèn)證流量引導(dǎo)到控制器上的認(rèn)證管理軟件，在驗(yàn)證用戶身份合法后再下發(fā)準(zhǔn)入規(guī)則到用戶連接的交換機(jī)端口上，在控制器檢測(cè)到特定網(wǎng)絡(luò)端口或特定用戶流量異常(如有廣播風(fēng)暴，或下載流量過(guò)大)，可以通過(guò)在中央控制器下發(fā)規(guī)則關(guān)停設(shè)備端口，或限制特定流量，快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)故障，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠性和網(wǎng)絡(luò)易用性。

Openflow交換機(jī)的應(yīng)用并不限于以上場(chǎng)合，對(duì)于希望對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管控或?qū)W(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都可以部署openflow交換機(jī)實(shí)現(xiàn)其需求。