SDN已經10多歲了，甫一問世，其控制平面與數據平面分離的理念引起了網絡界的極大關注和研究熱潮。如今，SDN的光環不再，有人說，“SDN已死，有事燒紙”；有人說，SDN精神不朽，“萬變不離其宗”。何為SDN？SDN目前究竟如何？SDN的理想與現實有何差距?

虛擬化的發展導致網絡流量，尤其是數據中心流量發生了很大變化。Core/Distribution/Access的三層網絡架構在傳統的Client-Server網絡架構中非常有效，然而如今,用戶到服務器的南北流量遠低于服務器到服務器的東西流量，當東西向流量急劇增加時，三層網絡架構開始變得力不從心。

同時，傳統網絡系統也暴露出諸多局限——系統過于復雜，無法根據企業的業務需求靈活應對變化。因此，快速部署、靈活的可擴展性、自動化和易于集成是網絡必須滿足的關鍵屬性。

市場的需求催生了網絡行業新趨勢的誕生：SDN（軟件定義網絡）！

SDN：從靈感到本質

根據ONF（開放網絡基金會）的說法，SDN 是一種控制平面和數據平面分離且可編程的網絡架構。

何為控制平面和數據平面？舉個栗子，我們熟知家到公司的路線，不需要導航就可出發，因為我們已經提前獲得了數據和決策。但是，如果要從家到陌生客戶所在的A 公司，如何規劃路線呢？我們需要思考、查找并選擇正確的路徑，計算和決策路徑在網絡語言中相當于使用了控制平面；而從家走到公司，不需要計算和決策，只需要直接出發，相當于在數據平面上處理。

網絡系統也是如此。要將數據從A點傳輸到B點，每個網絡設備上必須同時包含計算功能（即控制平面）和數據傳輸功能（即數據平面）。在 SDN 網絡中，控制平面與設備分離，并集中在一個稱為 SDN 控制器（本質上是為控制網絡而編程的軟件）的地方。網絡系統有數百個設備，但只需要一個控制器來計算和決策，設備僅通過控制器的指令進行數據傳輸。

在架構方面，SDN分為三層。基礎設施層包括所有具有數據轉發功能（即數據平面執行）的網絡設備。SDN控制層包含一個或多個控制器，負責管理和控制底層網絡設備的分組轉發，這兩層之間使用南向接口（例如OpenFlow）進行通信。最上層是應用層，包括應用和服務（如流量控制、安全、QoS等），它們通過北向接口直接與控制層交互。

有了上面的網絡架構，SDN網絡帶來了很多變革：

首先，分離控制平面和數據平面有助于為整個網絡創建“全局視圖”，提高可見性和策略一致性。理論上設備只執行數據平面任務的話將簡化設計，大大降低硬件生產成本，因為設備本身不需要運行太多的協議，只需執行來自控制器的命令。最重要的是，這種分離可以更好地抽象網絡系統。

“抽象”是SDN網絡中一個非常重要的特性。如今的網絡愈加趨于簡單和自動化，為此必須對網絡系統進行抽象。通過分層的網絡架構，網絡管理員可以根據需要對網絡系統進行編程，在不需要對數百個設備、數千行代碼和復雜協議進行交互的情況下，向下推進底層實現。

從集中控制平面創建整個網絡的“全局視圖”，到通過 API 進行層間通信，SDN 中的所有網絡元素都支持自定義編程。這種組合有助于網絡管理員提高其網絡的自動化程度，應用程序、網絡服務可以實時運行。網絡系統完全可以定制和優化所需的特性，而不依賴于設備制造商。

SDN：從理想到現實

SDN的理想與現實之間存在著許多差異。與SDN定義和研究相比，SDN實際產品存在著許多不同。對于實際的SDN產品，控制平面和數據平面真的是分開的嗎？這些設備會獨立制造而不依賴于供應商嗎？Openflow 是流行的通信協議嗎？

SDN在不斷地發展，網絡架構也非常多樣化：

上文提到的SDN網絡架構就是上圖架構（2a），控制平面和數據平面完全分離。OSPF、BGP等路由協議或MAC學習機制都集中在控制器中，設備只是實現數據轉發的物理部分，這被認為是原始的 SDN 架構。

然而，這種架構可能多存在于研究實驗室和一些實驗產品中。真正落實到商業 SDN 產品時卻有不同，例如 SD-WAN使用的是架構（2b），控制整個網絡的組件集中在控制器上，但控制平面保留在設備上，以便設備可以相對獨立地運行。甚至，有些解決方案雖然被稱為SDN，但實際上控制平面完全在設備上，控制器只傾向于集中管理整個網絡，以支持與應用層和用戶的通信。

圖中架構（3）所示為基于SDN的Overlay架構，也是當今市場上許多軟件定義產品的一部分。Overlay網絡旨在使用網絡虛擬化在物理基礎設施之上建立連接的邏輯網絡。

從SDN的理念來看，市場上提供的解決方案產品非常多樣化，被稱為SDX（軟件定義xx）。因為 SDN 不是產品，它是一種架構、一種理念，最終產品取決于構建目的和具體的解決方案。

例如 SDN 可用于網絡流量調度。通常傳統網絡的路徑選擇依據是通過路由協議計算出的“最優”路徑，但結果可能會導致“最優”路徑上流量擁塞，其他非“最優”路徑空閑。當采用SDN網絡架構時，具有“全局視野”的SDN就可以根據網絡流量狀態智能調整網絡流量路徑，提升網絡利用率。SD-WAN 就是很好的一個例子。

對于網絡功能的虛擬化，包括多租戶環境中物理網絡基礎設施的虛擬化，SDN有助于在數據中心創建虛擬網絡，為基礎設施層和應用程序提供快速配置。

由此可以看到，從SDN網絡的思想來看，它可以發展成不同的產品和解決方案，以克服很多傳統網絡不可能或難以解決的問題。

SDN（或者更確切地說是SDN的思想）將繼續被應用和發展，在未來帶來更加多樣化和改進的產品。希望通過本文能夠讓有興趣的讀者更好地掌握市場趨勢，了解SDN網絡的本質以及在實踐中的應用。