面向抽象的網(wǎng)絡(luò)模型-sdn

1、<p>　　面向抽象的網(wǎng)絡(luò)模型-SDN</p><p>　　摘要：在網(wǎng)絡(luò)的最新進(jìn)展中，網(wǎng)絡(luò)可編程界出現(xiàn)了一個(gè)新的名字既SDN，并且它已經(jīng)為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)配置做了良好的鋪墊。SDN提供一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面的抽象模型，并且通過開放的API達(dá)到與控制平面分離的目的。另一方面，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，通過各大運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)造了網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化組來激勵(lì)虛擬化技術(shù)的進(jìn)步，并且將其作為在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的一個(gè)行業(yè)規(guī)范化組織。NFV的目標(biāo)是如

2、何定義網(wǎng)絡(luò)功能，如防火墻和負(fù)載均衡或者是其他的數(shù)據(jù)和控制平面的在移動(dòng)或者固定的網(wǎng)絡(luò)中的功能，可以被虛擬化和作為高容量的服務(wù)器軟件，而不是使用專門的硬件。我們認(rèn)為SDN和NFV是網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃中不可或缺的部分，他們占據(jù)了很重要的位置，因此可以采取通用抽象模型定義的優(yōu)點(diǎn)，既為了轉(zhuǎn)發(fā)模型又為了網(wǎng)絡(luò)功能。這樣的模型將能夠允許互操作性和均勻性，同時(shí)作為一個(gè)協(xié)議，控制，管理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)路徑的協(xié)調(diào)性，和各自的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)功能。通過本文定義和設(shè)計(jì)了一種通過引用網(wǎng)絡(luò)抽

3、象模型來構(gòu)建模塊化的方法，并且演示了一個(gè)初始化驗(yàn)證概念的實(shí)施過程。</p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)可編程性是兩個(gè)學(xué)校的主要目標(biāo)，他們?cè)?0年代末00年代初在網(wǎng)絡(luò)研</p><p>　　究領(lǐng)域占有很重要的地位，活動(dòng)的可編程網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的可編程性已經(jīng)得到了最新的關(guān)注和創(chuàng)新，其研究重心在于軟件定義網(wǎng)絡(luò)。</

4、p><p>　　SDN是一種重新定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的行為，其中開放的接口被作為北向接口，控制平面和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面相分離，通過開放的協(xié)議來協(xié)調(diào)南向接口，SDN的關(guān)鍵要素在于控制和轉(zhuǎn)發(fā)平面相互分離的抽象概念。</p><p>　　為了強(qiáng)化SDN的發(fā)展動(dòng)力，在2012年10月，一些主要的運(yùn)營(yíng)商，在德國(guó)的Darmdtadt聯(lián)合起來，起草了網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化白皮書。從本質(zhì)上講，白皮書清楚的說明了運(yùn)營(yíng)商希望通過網(wǎng)絡(luò)功

5、能虛擬化和部署相關(guān)設(shè)備達(dá)到降低運(yùn)營(yíng)成本和資本支出的目的。</p><p>　　隨著云計(jì)算和虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)中的數(shù)據(jù)中心的的出現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)功能方面其他的的彈性因素是非常重要的比如OPEX和CAPEX對(duì)運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)提供商來說，然而保持跟蹤虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能如負(fù)載均衡器和防火墻或其他的任何數(shù)據(jù)或控制平面功能需要業(yè)務(wù)流程的生命周期，配置和管理機(jī)制，同時(shí)也需要一種方式來集成和部署到網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　

6、　我們已經(jīng)在NFV方面針對(duì)NFV的抽象化進(jìn)行了相關(guān)討論并成立相關(guān)工作組，尤其是在管理和業(yè)務(wù)流程組我們認(rèn)為有必要為網(wǎng)絡(luò)功能建立參考抽象模型，這種模式將提供一個(gè)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)功能開發(fā)和應(yīng)用者之間有較好的的分離能力，類似于SDN，以及未來網(wǎng)絡(luò)功能。</p><p>　　SDN和NFV可能不會(huì)立即密切相關(guān)起來，但是我們認(rèn)為SDN和NFV是解決更大的的網(wǎng)問題中的一部分，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的生命周期。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的生命周期包括分配資源來啟動(dòng)

7、設(shè)備，設(shè)備的初始化管理，控制和管理該設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，關(guān)閉設(shè)備并且釋放資源，SDN牽扯到控制設(shè)備的配置，而NFV則涉及到其他部分。</p><p>　　在NFV的支持下新型網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例化是SDN和NFV的共同作用的產(chǎn)物，另一方面，隨著網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)功能的集成，轉(zhuǎn)發(fā)流量到新的實(shí)例化的網(wǎng)絡(luò)功能也成為SDN的一部分。同時(shí)NFV也可以用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理方式工作，SDN將提供必要的工具用于NFV的快速部署以及后期配置。為此，SDN

8、和NFV成為彼此促進(jìn)創(chuàng)新并且進(jìn)一步為所有網(wǎng)絡(luò)資源操作者提供一個(gè)通用的模型的補(bǔ)充，網(wǎng)絡(luò)功能和網(wǎng)絡(luò)功能基礎(chǔ)設(shè)施以及各自的需求粒度都被控制模塊所控制。</p><p>　　逐漸的，理解抽象參考模型對(duì)SDN和NFV的顯得尤為重要，同時(shí)預(yù)測(cè)SDN和NFV之間的緊密聯(lián)系，我們認(rèn)為需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)抽象模型的標(biāo)準(zhǔn)以便于來指導(dǎo)SDN和NFV的發(fā)展，特別是當(dāng)我們考慮更多的粒狀數(shù)據(jù)包處理功能被部署在由虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能組成的虛擬化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

9、的時(shí)候。</p><p>　　擁有一個(gè)模型將會(huì)促使我們針對(duì)每一種特殊的工作使用對(duì)應(yīng)的協(xié)議去控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的生命周期從而代替那種具有菜單欄式體系結(jié)構(gòu)協(xié)議，比如：一個(gè)為了基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)定，另一個(gè)為了網(wǎng)絡(luò)規(guī)定。此外，它將允許更容易的集成新的轉(zhuǎn)發(fā)能力和網(wǎng)絡(luò)功能，使工具橫跨SDN和NFV并且允許應(yīng)用程序如創(chuàng)建全球網(wǎng)絡(luò)管理員，這樣的模式是必須開放的，可擴(kuò)展的和足夠的靈活性，以便于從SDN和NFV領(lǐng)域描述元素。</p>

10、<p>　　本文提出了對(duì)SDN和NFV的制定統(tǒng)一參考并且提出了一個(gè)初步的有限的原型化概念。本文結(jié)構(gòu)如下：在接第一部分我們簡(jiǎn)要介紹了SDN和NFV，之后我們描述了描述了我們的目的以及NAM的版本。在第二部分，我們描述了NAM的實(shí)例化，并且我們展示了研究的可替換的實(shí)例化的框架。最后我們提出了一個(gè)實(shí)施的證明性的概念，討論了我們未來工作領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容，這項(xiàng)工作的一部分已經(jīng)呈現(xiàn)在第三未來的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)ETSI</p>&l

11、t;p><b>　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　在介紹里面已經(jīng)討論到，SDN是針對(duì)老式的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提出一種新的可編程的</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)模型。SDN的本質(zhì)是指具有軟件編程能力的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。SDN和網(wǎng)絡(luò)可編程性的概念隨著云計(jì)算的到來再度出現(xiàn)，這絕不是一種巧合。網(wǎng)絡(luò)可編程性以及統(tǒng)一規(guī)范性是有待解決的問題。SDN整個(gè)發(fā)展過程中，除了為解決

12、網(wǎng)絡(luò)云的配置問題，更多的是受到了人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備和服務(wù)的發(fā)展及控制和管理的迫切需求的驅(qū)使。SDN通過向明確了需求的應(yīng)用程序或者服務(wù)提供接口來解決這個(gè)問題。</p><p>　　SDN的關(guān)鍵要素就是轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離的思想，它定義了公共的抽象模型，這種模型通過將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和一個(gè)或者更多的協(xié)議相配合從而達(dá)到控制和配置的目的。這樣一個(gè)抽象概念可以將前面提及的那些平面分離，并且會(huì)使供應(yīng)商之間的兩個(gè)平面以及互操作性有更快的革新

13、與發(fā)展</p><p>　　在控制層面網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)寬泛的視角并且可以執(zhí)行控制層的相關(guān)功能，例如路由功能，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)將會(huì)向用戶提供開放的應(yīng)用程序接口。</p><p>　　在SDN的社團(tuán)中對(duì)SDN的研究日漸活躍，最典型的代表組織或者網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新公司比如ONF，IETF，IRTF，和一些開源項(xiàng)目Opencontrail，F(xiàn)loodight和linux組織的Opendaylight項(xiàng)目

14、。 </p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化</b></p><p>　　正如在介紹中說道一些運(yùn)營(yíng)合作起草了該白皮書，NFV嘗試解決三個(gè)問題，</p><p>　　第一，減少購買物理設(shè)備的代價(jià)比如昂貴的防火墻，這樣的設(shè)備可能會(huì)部署地稀疏一點(diǎn)，就如同基于感知到的利用和實(shí)際上未充分利用的起重裝置，來增加整個(gè)的能量消耗，第二，允許設(shè)備快速更新并且

15、減少部署周期，從而為用戶提供新的服務(wù)。第三，整體的減少管理者所需要的動(dòng)態(tài)設(shè)備的數(shù)量。</p><p>　　NFV的主要問題是解決網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化并且利用虛擬化平臺(tái)搭建軟件平臺(tái)，例如虛擬的物理機(jī)，虛擬的linux 容器（名字空間），每一個(gè)基礎(chǔ)模塊的大量設(shè)備，NFV適用于任何數(shù)據(jù)平面的包處理進(jìn)程和基于移動(dòng)或者固定的網(wǎng)絡(luò)的控制功能，比如將會(huì)允許運(yùn)營(yíng)商按照他們的意蘊(yùn)設(shè)計(jì)，實(shí)施，運(yùn)行，解除網(wǎng)絡(luò)功能，通過利用基于基礎(chǔ)設(shè)施資源的

16、必要量降低能耗。例如NFV針對(duì)用戶的服務(wù)和有彈性的需求必須有能力提供提供網(wǎng)絡(luò)的柔韌性。</p><p>　　在NFV中這樣定義NFs：“一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的功能模塊，他很好的額定義了網(wǎng)絡(luò)的外部接口，和網(wǎng)絡(luò)功能行為，在實(shí)踐過程中，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能在今天通常是一個(gè)節(jié)點(diǎn)或者物理機(jī)，這個(gè)NF定義了大量的基于包進(jìn)程的應(yīng)用程序，比如交換，路由，針對(duì)更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)如系統(tǒng)的線路和無線網(wǎng)絡(luò)。</p><p>

17、　　在NFs功能被充分定義的情況下，它將需要大量的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)說明書，和不同的應(yīng)用程序接口，除非為NFs申請(qǐng)一個(gè)公共的抽象模型，這種模型將會(huì)有效的促進(jìn)NFs框架的創(chuàng)新和發(fā)展，同時(shí)這種NFs也必須表達(dá)出對(duì)于未來的NFs的兼容性。</p><p>　　正如我們?cè)诮榻B里面討論的，NFV同時(shí)也需要處理NFs的管理生命周期，也就是說，這些NFs如何實(shí)例化，集成的數(shù)據(jù)通路一旦部署，配置最后解除。從本質(zhì)上來講，NFV一旦部署它必須

18、被集成到一個(gè)自動(dòng)化的和簡(jiǎn)單便捷的數(shù)據(jù)路徑，以便于流量通過，并且有NF處理。</p><p>　　為了在各種不同的廠商提供的應(yīng)用程序接口所構(gòu)成的的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要有一個(gè)公共抽象的模型。同時(shí)在一體化和配置方面也NFV需要依賴SDN的配合。</p><p>　　值得注意的是在NFV正在進(jìn)行的工作過程中MANO組將會(huì)提供一個(gè)高水平的框架并且也提供關(guān)于NFs的信息模型。MANO將會(huì)解決“e

19、nd-to-end 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌鏥NFs的合理位置的安排，保持追蹤VNF實(shí)例的源分配過程”比如：然而這些工作都只是初步狀態(tài)并且也都充滿了挑戰(zhàn)。</p><p>　　我們目前的方法是與MANO的工作對(duì)其，從兩方面來完成它。首先通過一個(gè)固有的模式來結(jié)合SDN的功能，并且允許Orchestrator NFC能夠無縫集成到網(wǎng)絡(luò)中。其次，通過為定義網(wǎng)絡(luò)功能模塊提供數(shù)據(jù)模型，同時(shí)通過open-agnostic 協(xié)議來打開網(wǎng)