什么是软件定义网络？

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软件定义网络 (SDN) 是一种构建网络的现代方法。通常，网络依赖于硬件设备，如路由器和交换机。这些设备难以配置和管理。

您可以使用 SDN 通过将控制逻辑（控制平面）与物理设备（数据平面）分离来管理网络设备。借助 SDN，网络管理员可以使用软件从中央位置控制网络，以管理、自动化和优化网络。

软件定义网络的架构

软件定义网络围绕三个关键层构建。这些层中的每一层在网络中都有不同的功能。

应用层

这是最顶层。它包括各种网络应用程序，如安全系统（防火墙）、负载均衡器和入侵检测系统。这些应用程序与 SDN 控制器通信以请求特定的网络行为，如路由、访问控制和流量优化。

控制层

控制层包含 SDN 控制器。它充当网络的中央决策单元。它从数据平面中的设备收集信息，并决定网络应如何运行。

控制器通过 API 与数据平面中的设备通信。它指示这些设备如何根据预定义规则和策略转发数据。

基础设施层

基础设施层包含构成数据平面的物理和虚拟设备。这些设备（如交换机和路由器）负责根据 SDN 控制器提供的指令转发数据。它们不做出任何关于流量的决策，而是执行从控制器接收的命令。

软件定义网络的组件

软件定义网络 (SDN) 有许多重要的组件。

控制平面和数据平面分离

在 SDN 中，控制平面（做出路由决策）与数据平面（转发数据）分离。控制平面集中在 SDN 控制器中。它监督整个网络，并向数据平面中的设备发送指令。数据平面设备（如交换机和路由器）遵循这些指令来转发流量。

SDN 控制器

SDN 控制器是 SDN 架构的核心部分。它从网络设备收集信息，以做出关于如何路由数据的决策。它将这些指令发送到数据平面中的设备。控制器拥有一个集中的管理点来配置和优化网络。

SDN 网络设备

数据平面中的设备（如交换机和路由器）负责根据从控制器接收的指令转发流量。这些设备使用 SDN 控制器设置的规则来实现网络中高效的数据转发。

OpenFlow 协议

SDN 使用的主要协议之一是 OpenFlow。此协议用于与交换机和路由器通信，发送确定如何转发流量的流规则。OpenFlow 用于 SDN 提供的集中控制和可编程性。

SDN 如何工作？

在 SDN 中，网络控制与转发数据的硬件分离。通常，控制平面和数据平面都集成在每个网络设备中。SDN 通过将控制平面移动到集中的 SDN 控制器来改变这一点。数据平面保留在硬件设备（如交换机）上，并根据控制器的指令转发数据。

例如，在普通网络中，当数据包到达交换机时。交换机将查询其控制平面以决定将数据包转发到哪里。而在 SDN 中，交换机只需遵循 SDN 控制器提供的指令。如果交换机不知道如何处理数据包。它会查询控制器。它会发回处理该数据包的规则。

SDN 的优缺点

使用 SDN 有几个优点和缺点，其中一些突出显示如下：

SDN 的优点

• 您可以使用软件对 SDN 进行编程和修改。
• 网络管理员可以配置网络，而无需手动调整每个设备。
• SDN 硬件更简单且更便宜，因为每个交换机只处理数据转发。
• 您可以控制由 SDN 控制器集中管理的控制逻辑。
• 它通过对流量和策略进行集中控制来提高安全性。
• 您可以使用 SDN 控制器检测可疑网络活动。

SDN 的缺点

• SDN 依赖于集中式控制器。因此，它可能存在单点故障。
• 如果中央控制器发生故障，整个网络都可能受到影响。
• 在为非常大和复杂的网络扩展 SDN 时存在挑战。

SDN 与传统网络的区别

下表比较和对比了 SDN 和传统网络的主要特征，并突出了它们彼此之间的区别：

结论

软件定义网络 (SDN) 正在改变网络的设计、管理和运营方式。SDN 可以使用控制平面和数据平面实现集中控制、灵活性和自动化。SDN 在企业环境、云网络和数据中心方面在成本节约、可扩展性和效率方面提供了诸多优势。

SDN 代表了网络架构的重大转变。它可以提供一种动态且可编程的网络管理方法。它能够简化操作、降低成本并提高现代网络基础设施的性能。