【文章內(nèi)容簡介】 ’: ( lambda: MyTopo() ) }：H4H3 Port3 Switch4Swith3 Port3 Port2 Port1 Port1 Port2H2 Port2 Port1H5Switch5 Switch2 Port3 Port3 Port1 Port2 Switch1 Port1 Port2Port3H1 環(huán)狀拓撲建立好拓撲以后，讓h1分別與hhhh5進行ping通信。各個主機間的通信建立過程和控制器對整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲發(fā)現(xiàn)過程與上面的兩個實驗相似。建立好連接后，我們通過研究流表（）分析SDN網(wǎng)絡(luò)中的控制器是如何處理環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的。 交換機轉(zhuǎn)發(fā)流表NodeDLtypeNW DstActionsByteCountPacketCountDurationSecondsIdleTimeoutS1IPV4SET_DL_DSTOUTPUT=OF|31834193900S1IPV4OUTPUT=OF|149053900S1IPV4OUTPUT=OF|1980103260S1IPV4OUTPUT=OF|219622460S1IPV4OUTPUT=OF|219621250S2IPV4OUTPUT=OF|11470154120S2IPV4SET_DL_DSTOUTPUT=OF|349054120S2IPV4OUTPUT=OF|2980103480S2IPV4OUTPUT=OF|2002680S2IPV4OUTPUT=OF|1001470S3IPV4OUTPUT=OF|158863910S3IPV4OUTPUT=OF|139243910S3IPV4SET_DL_DSTOUTPUT=OF|3980103790S3IPV4OUTPUT=OF|268673840S3IPV4OUTPUT=OF|139243680S4IPV4OUTPUT=OF|219624750S4IPV4OUTPUT=OF|1004750S4IPV4OUTPUT=OF|1004110S4IPV4SET_DL_DSTOUTPUT=OF|319623310S4IPV4OUTPUT=OF|2002100S5IPV4OUTPUT=OF|239244960S5IPV4OUTPUT=OF|2004960S5IPV4OUTPUT=OF|1004320S5IPV4OUTPUT=OF|119623520S5IPV4SET_DL_DSTOUTPUT=OF|319622310：在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，地址發(fā)現(xiàn)信息是由廣播的形式發(fā)送出去的，如果網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了環(huán)狀，則會導(dǎo)致廣播風暴，因此需要在轉(zhuǎn)發(fā)策略中消除環(huán)狀，一般使用STP協(xié)議，而在SDN網(wǎng)絡(luò)中，由于在連接建立階段，控制器可以獲得整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)發(fā)策略的制定可以基于整個網(wǎng)絡(luò)來進行，在實驗中，控制器選擇最短路徑優(yōu)先的策略制定了轉(zhuǎn)發(fā)路線，因此不需要配置交換機就可以避免環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)造成的危害。其次，不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)二層轉(zhuǎn)發(fā)以MAC地址為依據(jù)的做法，SDN控制器在建立連接和拓撲發(fā)現(xiàn)時可以獲得各個主機的IP地址，然后計算出到達該IP地址的最短路徑再將該路徑寫入交換機的流表中，交換機轉(zhuǎn)發(fā)報文時根據(jù)流表中的IP地址對應(yīng)的端口號進行轉(zhuǎn)發(fā)。，當數(shù)據(jù)包到達目的主機是，會出現(xiàn)一個SET_DL_DST的動作，這個動作的意思是重置IP報文中的目的MAC地址，這是因為二層數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址必須與目的主機的相匹配，這種做法使得二層轉(zhuǎn)發(fā)與三層轉(zhuǎn)發(fā)機制相統(tǒng)一。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)環(huán)狀是所用的STP協(xié)議會關(guān)閉掉一些端口，而SDN網(wǎng)絡(luò)中的交換機的端口都是開放的。STP的做法雖然有效的防止了環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)帶來的危害，但是由于關(guān)閉了一些端口導(dǎo)致一些鏈路空置，降低了鏈路的利用率，而且，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題，需要各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點先后感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，然后重置STP生成樹，收斂速度慢，也降低了網(wǎng)絡(luò)效率。在SDN網(wǎng)絡(luò)中，由于控制器具有全局視野，制定出轉(zhuǎn)發(fā)策略可以有效的避免環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，其次，因為沒有端口的關(guān)閉，SDN網(wǎng)絡(luò)中的鏈路利用率也得到提升。在上面的實驗中我們可以發(fā)現(xiàn)，控制器總是定時的向交換機發(fā)送信息，詢問交換機的工作狀態(tài)和鏈路狀態(tài)，實時的探測和管理網(wǎng)絡(luò)，因此，當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)狀況時，控制器能夠迅速感知，快速做出動作，重新計算網(wǎng)絡(luò)路徑，提高響應(yīng)速度。SDN網(wǎng)絡(luò)中，交換機只需要根據(jù)控制器下發(fā)的流表進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，提高了轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)速度。 第4章 SDN應(yīng)用與展望 SDN應(yīng)用場景 SDN在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)SDN化的需求主要表現(xiàn)在海量的虛擬租戶、多路徑轉(zhuǎn)發(fā)、VM(虛擬機)的智能部署和遷移、網(wǎng)絡(luò)集中自動化管理、數(shù)據(jù)中心能力開放等幾個方面。SDN控制邏輯集中的特點可充分滿足網(wǎng)絡(luò)集中自動化管理、多路徑轉(zhuǎn)發(fā)、綠色節(jié)能等方面的要求。SDN網(wǎng)絡(luò)能力開放化和虛擬化可充分滿足數(shù)據(jù)中心能力開放、VM的智能部署和遷移、海量虛擬租戶的需求。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和維護一般統(tǒng)一由數(shù)據(jù)中心運營商或ICP/ISP維護，具有相對的封閉性，可統(tǒng)一規(guī)劃、部署和升級改造，SDN在其中部署的可行性高。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是SDN目前最為明確的應(yīng)用場景之一，也是最有前景的應(yīng)用場景之一。 SDN在政企網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用政府及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)類型多，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能復(fù)雜、類型多，對網(wǎng)絡(luò)的安全性要求高，需要集中的管理和控制，需要網(wǎng)絡(luò)的靈活性高，且能滿足定制化需求。SDN轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離的架構(gòu)，可使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通用化、簡單化。SDN將復(fù)雜的業(yè)務(wù)功能剝離，由上層應(yīng)用服務(wù)器實現(xiàn)，不僅可以降低設(shè)備硬件成本，更可使得企業(yè)網(wǎng)絡(luò)更加簡化，層次更加清晰。同時，SDN控制的邏輯集中，可以實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的集中管理與控制，企業(yè)的安全策略集中部署和管理，更可以在控制器或上層應(yīng)用靈活定制網(wǎng)絡(luò)功能，更好滿足企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的需求。由于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)一般由企業(yè)自己的信息化部門復(fù)雜建設(shè)、管理和維護，具有封閉性，可統(tǒng)一規(guī)劃、部署和升級改造，SDN部署的可行性高。 SDN在電信運營商網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用電信運營商網(wǎng)絡(luò)包括了寬帶接入層、城域?qū)?、骨干層等層面。具體的網(wǎng)絡(luò)還可分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)存在多種方式，如傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、交換網(wǎng)等?？偟膩碚f，電信運營商網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋范圍大、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)安全可靠性要求高、涉及的網(wǎng)絡(luò)制式多、多廠商共存等特點。SDN的轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離特點可有效實現(xiàn)設(shè)備的逐步融合，降低設(shè)備硬件成本。SDN的控制邏輯集中特點可逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的集中化管理和全局優(yōu)化，有效提 升運營效率，提供端到端的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。SDN的網(wǎng)絡(luò)能力虛擬化和開放化，也有利于電信運營商網(wǎng)絡(luò)向智能化，開放化發(fā)展，發(fā)展更豐富的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，增加收入。例如NTT和德國電信都開始試驗部署SDN，其中NTT搭建了很快日本和美國的試驗環(huán)境，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化，并建立跨數(shù)據(jù)中心的WAN網(wǎng)絡(luò)。而德國電信在云數(shù)據(jù)中心、無線、固定等接入環(huán)境使用SDN。但是，SDN技術(shù)目前尚不夠成熟，標準化程度也不夠高。大范圍、大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理問題，超大規(guī)模SDN控制器的安全性和穩(wěn)定性問題，多廠商的協(xié)同 和互通問題，不同網(wǎng)絡(luò)層次/制式的協(xié)同和對接問題等均需要盡快得到解決。目前SDN技術(shù)在電信運營商網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應(yīng)用還難以實現(xiàn)，但可在局部網(wǎng)絡(luò)或特定應(yīng)用 場景逐步使用，如移動回傳網(wǎng)絡(luò)場景、分組與光網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同場景等。 SDN在互聯(lián)網(wǎng)公司業(yè)務(wù)部署中的應(yīng)用SDN即軟件定義網(wǎng)絡(luò)，然而筆者認為SDN的研究重點不應(yīng)放在軟件如何定義網(wǎng)絡(luò)，而應(yīng)在于如何開放網(wǎng)絡(luò)能力。網(wǎng)絡(luò)的終極意義在于為上層應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，承載上層應(yīng)用。NaaS是網(wǎng)絡(luò)的最終歸宿?；ヂ?lián)網(wǎng)公司業(yè)務(wù)基于SDN架構(gòu)部署，將是SDN的重要應(yīng)用場景。SDN具有網(wǎng)絡(luò)能力開放的特點，通過SDN控制器的北向接口，向上層應(yīng)用提供標準化、規(guī)范化的網(wǎng)絡(luò)能力接口，為上層應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)能力服務(wù)。ICP/ISP可根據(jù)需要獲得相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，有效提升最終用戶的業(yè)務(wù)體驗。國內(nèi)企業(yè)如騰訊、百度等都在加快SDN的實驗室部署，例如騰訊，利用SDN實現(xiàn)差異化的路徑計算、流量控制和服務(wù)，為用戶提供更好體驗。 SDN在多數(shù)據(jù)中心之間的應(yīng)用設(shè)計 案例：某大型公司的廣域網(wǎng)由兩張骨干網(wǎng)組成，一張是用于承載用戶流量的外網(wǎng)，一張是用于數(shù)據(jù)中心之間通信的內(nèi)網(wǎng)。兩張網(wǎng)絡(luò)的需求與流量特性有很大的區(qū)別，由于外網(wǎng)主要用于連接用戶與服務(wù)，因此在時間、地區(qū)、流量需求方面有較強的規(guī)律性和穩(wěn)定性，而內(nèi)網(wǎng)流量需求大，不具有規(guī)律性。由于在內(nèi)網(wǎng)中，經(jīng)常會有數(shù)以petabyte計的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)移（包括用戶數(shù)據(jù)備份、遠程跨數(shù)據(jù)中心訪問、大規(guī)模的數(shù)據(jù)同步）。當數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時公司希望對數(shù)據(jù)流進行精確的控制盒管理，并且準確的預(yù)測更新速度。然而由于傳統(tǒng)設(shè)備的交互性差，配置復(fù)雜、管理層面是一個個分離的個體導(dǎo)致該公司的這種需求很難實現(xiàn)，而且還有一個重要的方面是，在每個數(shù)據(jù)中心對外的出口上，對應(yīng)了上百條鏈路，通過對這些鏈路被分成很多ECMP等價組來實現(xiàn)負載均衡，然而，這種方式并不能完全均衡，為了避免同一鏈路上被分配很大的流量而導(dǎo)致的丟包，公司只能增減鏈路的數(shù)量，這導(dǎo)致了鏈路的利用率極低，并且仍然無法避免一些鏈路的堵塞和一些鏈路的空置，鏈路的選擇制定也不一定是最優(yōu)的。綜上，該公司需要一種靈活、穩(wěn)定、全面對的對內(nèi)網(wǎng)進行管理。為了解決上述問題，我們采用SDN技術(shù)進行設(shè)計。Site A ControllerSite ASwitch SwitchSwitchSwitchSite BSite CQuaggaRAP TE Agent OFCPaxosSite BControlllersSite CControllersGatewayCental TEServer Global iBGP eBGP SDN在骨干網(wǎng)中的設(shè)計方案如上圖所示，整個網(wǎng)絡(luò)分為三層：第一層，物理設(shè)備層，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上增添openflow交換機，交換機里面運openflow協(xié)議，但它并非僅僅支持openflow協(xié)議，還支持傳統(tǒng)二三層協(xié)議，這樣做的目的是在原有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入openflow交換機不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的大的變化。這些交換機的作用僅僅是為上層控制器提供接口，收到報文后會交給上層controller進行協(xié)議和分析。第二層，局部網(wǎng)絡(luò)控制層，這一層是一個服務(wù)器集群層，下層的一臺交換機會與多臺控制器相連，而一臺控制器也會與多臺交換機相連，交換機對控制器的選擇不在于控制器的狀態(tài)，而在與控制器的服務(wù)類型，例如，對于控制功能A可以選擇controller1而對控制功能B則可以選擇controller2。這樣做的好處是，在進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時，對每個特定的控制功能都有一組控制器進行服務(wù)，避免了單一控制器故障導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況。所有site的controller都由一個邏輯控制服務(wù)器（可以理解為軟件）來進行控制，每個site的邏輯控制服務(wù)器又由全局控制中心進行管理控制。每個site中的controller只負責發(fā)送匯聚過后的信息到邏輯控制服務(wù)器，每個site中的邏輯控制服務(wù)器將信息再發(fā)送給全局控制中心，這樣全局控制中心就已經(jīng)有了全局網(wǎng)絡(luò)拓撲，全局控制中心將通過控制邏輯控制服務(wù)器控制每個site的controller，這樣就是實現(xiàn)了分布式管理，也使得網(wǎng)絡(luò)有好的拓展性。圖中的RAP是一種SDN應(yīng)用，負責controller與Quagga通信，Quagga是一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，支持多種路由協(xié)議。一個數(shù)據(jù)中心中的路由運行eBGP,數(shù)據(jù)中心之間的通信采用iBGP協(xié)議。當一個controller收到交換機傳來的報文和鏈路變化通知時，通過RAP應(yīng)用將報文傳送給Quagga協(xié)議棧，同時controller也將與自己相連的交換機及端口信息告訴Quagga，Quagga統(tǒng)一管理這些端口。收到路由協(xié)議報文后，Quagga通過協(xié)議計算路由，然后將計算結(jié)果發(fā)送給controller，controller將結(jié)果保存后再發(fā)給交換機。圖中TE Agent是運行在控制器上的另一個應(yīng)用，負責與Gateway傳送信息，Gateway匯總后將信息送給TE server進行處理。第三層，全局控制層，這層是整個網(wǎng)絡(luò)的大腦，TE server收到Gateway的匯總信息后掌握全局的網(wǎng)絡(luò)鏈路情況，當一個新的業(yè)務(wù)開啟是，TE server會通過計算業(yè)務(wù)所需帶寬已經(jīng)鏈路的狀況為新業(yè)務(wù)劃分鏈路。為什么不直接將controller與TE server相連而要加入Gateway的設(shè)置是因為Gateway將控制器、交換機抽象出來，TE server看不到具體的鏈路與控制器還有協(xié)議信息，只負責鏈路策略的制定。為什么在使用controller的情況下依然使用BGP協(xié)議計算路由結(jié)果？這是因為，一方面現(xiàn)階段全面的布置SDN網(wǎng)絡(luò)是不實際的，SDN設(shè)備必須支持現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。另一方面，數(shù)據(jù)流可分為通往數(shù)據(jù)中心、從數(shù)據(jù)中心發(fā)出以及路過數(shù)據(jù)中心三種，對從數(shù)據(jù)中心發(fā)出的數(shù)據(jù)流，對路徑的選擇會首先匹配TE制定的路線，當無法匹配時，再按照BGP協(xié)議制定的路線發(fā)出，對通過數(shù)據(jù)中心以及路過的數(shù)據(jù)流，優(yōu)先選擇BGP