【正文】 數(shù)據(jù)層之上應(yīng)該是支持命名數(shù)據(jù)為中心的不同應(yīng)用的應(yīng)用層，并且該應(yīng)用層能夠提供數(shù)據(jù)的安全性檢測，信任決策等，用以保證書的安全性和可信性，所以，在內(nèi)容層和應(yīng)用層之間可以認(rèn)為是一個安全層，保證傳輸數(shù)據(jù)本身的安全性和可靠性，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)安全性的直接保障。數(shù)據(jù)層之下是策略層，該策略層主要代替的是TCP/IP協(xié)議中的傳輸層功能以及部分的網(wǎng)絡(luò)層的功能。其中策略層包括路右側(cè)路，轉(zhuǎn)發(fā)策略，內(nèi)容緩存策略等。根據(jù)最初NDN的提案中描述，該策略層會決定數(shù)據(jù)請求interest包想那些路徑實現(xiàn)可能鏈接到資源的路徑進行廣播，并且需要按照請求發(fā)送的路徑原路返回到請求數(shù)據(jù)客戶端。其中每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)方向等，都需要本策略層進行確定。與IP網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)的不同點在于，每個節(jié)點會有自己專門用戶存儲的空間，而不僅僅是完成轉(zhuǎn)發(fā)功能，這樣有后續(xù)需求的時候就可以直接從該空間中獲取，不用進行重復(fù)的數(shù)據(jù)請求路徑傳播。策略層之下則是提供支持傳輸?shù)膮f(xié)議以及物理鏈路。在NDN設(shè)計之初，為了滿足于當(dāng)前IP網(wǎng)絡(luò)的共存，考慮了網(wǎng)絡(luò)的兼容性問題。所以，NDN可以基于目前的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，以重疊方式存在。 NDN節(jié)點引擎模型 NDN的節(jié)點包括三個結(jié)構(gòu)部分：CS、PIT和FIB。CS：Content Store，內(nèi)容存儲器。類似于IP路由器中的緩存。其中存儲的是緩存下來的內(nèi)容，其存儲模式是名字+數(shù)據(jù)。跟CS有關(guān)的思考主要幾種在怎樣的內(nèi)容需要緩存，緩存代替策略是怎樣的，以及緩存的大小設(shè)置為多少比較合適。PIT: Pending Interest Table，興趣請求表。主要用于存儲發(fā)送出去的內(nèi)容請求以及對應(yīng)發(fā)送該請求的接口，其存儲模式是名字+接口列表。PIT主要解決的問題就是如何用有限大小的空間存儲大量的請求。FIB：Forwarding Information Base，轉(zhuǎn)發(fā)信息庫。主要用于路由轉(zhuǎn)發(fā)，類似于IP網(wǎng)絡(luò)中的路由表，但是代表下一跳的接口可以是多個，它是根據(jù)以內(nèi)容為中心的路由協(xié)議填充結(jié)構(gòu)的路由表庫，其存儲模式為名字+路由接口列表。 NDN包類型 NDN有兩種包類型：Interest興趣報和Data數(shù)據(jù)包。 興趣報是由客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)請求包，其中包括所請求的內(nèi)容的名稱，請求的等級排序等，以及一個隨意數(shù)。其中隨機數(shù)，用于檢測重復(fù)的包，如果一旦檢測到，就會將其丟棄。數(shù)據(jù)包則是找到數(shù)據(jù)源之后，由數(shù)據(jù)提供者按照原路返回給客戶端的數(shù)據(jù)包，其中包括了數(shù)據(jù)的名稱，數(shù)據(jù)提供者的簽名信息，數(shù)據(jù)本身等。需要強調(diào)的是，在內(nèi)容包和興趣包中，我們沒有看到任何有關(guān)于源，轉(zhuǎn)發(fā)點，接口等地址信息。路由的線路是由興趣包的名字完全決定，而數(shù)據(jù)包的返回路線則是根據(jù)之前既定的請求路線而定。 NDN流程 NDN的對話是有接收端觸發(fā)的,比如數(shù)據(jù)接受者。為了接收數(shù)據(jù)，一個消費者發(fā)出一個網(wǎng)絡(luò)包，帶著一個可以識別所需信息的名字。一個路由器記住這個需求是從哪個接口提出的,然后轉(zhuǎn)發(fā)興趣包，在HB中尋找相同的名字，其中FIB轉(zhuǎn)發(fā)信息庫是根據(jù)以命名方式為基礎(chǔ)的路由協(xié)議而填充的庫。一旦興趣包找到了需求數(shù)據(jù)所在的結(jié)點，這個數(shù)據(jù)就帶著自己的名字和需求的數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)者密鑰做成的簽名返回。這個數(shù)據(jù)包就按照之前的路徑反方向回到用戶。注意興趣包和數(shù)據(jù)包都沒有包含任何的主機和接口地址；興趣包基于本身攜帶的名字找到數(shù)據(jù)源頭，數(shù)據(jù)包根據(jù)興趣包所選擇的路徑返回到用戶。PIT (待定興趣表格)用于存放所有等待返回數(shù)據(jù)包的路由表。從下行數(shù)據(jù)流中接收到多個尋找相同內(nèi)容的興趣包時，只有第一個被傳到數(shù)據(jù)源的地方進行尋找,以免造成重復(fù)，浪費資源。當(dāng)數(shù)據(jù)包返回時，路由器找到對應(yīng)的PIT入口，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到PIT列表中所有的接口。然后路由器釋放PIT列表，把數(shù)據(jù)存儲在CS內(nèi)容庫中。因為NDN的數(shù)據(jù)包是跟它從哪兒來，到哪兒去是分離開的，路由器可以把它存到存儲器中滿足未來的需求。因為一個興趣通過每一跳來找到對應(yīng)的數(shù)據(jù)，所以NDN網(wǎng)絡(luò)完成了跳跳的流量平衡。 NDN體系架構(gòu)具備優(yōu)點(1) NDN以命名數(shù)據(jù)來代替IP 地址尋址，使網(wǎng)絡(luò)始終保護的是數(shù)據(jù)內(nèi)容本身的安全。(2) NDN采用名字的路由和轉(zhuǎn)發(fā)方式，解決了IP地址耗盡、移動性和可擴展性等問題。(3) NDN將傳輸層的功能放置到應(yīng)用層，多路復(fù)用直接通過名字實現(xiàn)。(4) NDN路由器依據(jù)PIT 的大小進行流量負(fù)載管理，解決流量擴展性的問題。(5) NDN架構(gòu)中終端與所請求的內(nèi)容保持連接，網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)性問題得以解決。(6) NDN可以建立專門的管理層，通過加密數(shù)據(jù)使有權(quán)限的客戶通過相應(yīng)的密鑰來接收和解讀數(shù)據(jù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可管可控。 SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò) SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò)誕生背景 SDN（Software Define Network）是近年來在網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)上興起的一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，中文稱為“軟件定義網(wǎng)絡(luò)”。它起源于校園網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揚于數(shù)據(jù)中心/企業(yè)網(wǎng)，適合于網(wǎng)絡(luò)的運營管理，同時在網(wǎng)絡(luò)安全的策略部署也有著先天的優(yōu)勢。SDN的首創(chuàng)者是時斯坦福大學(xué)研究生Martin Casado。其設(shè)計初衷是改變現(xiàn)今已略顯不合時宜，難以進化的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以提供更好的網(wǎng)絡(luò)操作性、安全性、可靠性和能效等。理論上，越是復(fù)雜的需要協(xié)調(diào)大量資源，對自動化部署要求高的網(wǎng)絡(luò)，對使用SDN變革網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求就越強烈。當(dāng)前，眾多組織開始加入到SDN領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和執(zhí)行，其中跟SDN發(fā)展最為密切相關(guān)的組織有ONF和ODL。其中，ONF是SDN領(lǐng)域中最有影響力，也是最早開始SDN標(biāo)準(zhǔn)化和推廣工作的組織。它成立于2011年，由Google、Facebook和微軟等非網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商協(xié)同發(fā)起，是一個由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用戶驅(qū)動的組織。ONF的主要工作成果包括OpenFlow和OFConfig協(xié)議的開發(fā)制訂，并在全球范圍的推動SDN研討和廠商的交通互聯(lián)測試。ODL宣稱是SDN標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行組織，它由思科、惠普、戴爾等公司在2013年4月發(fā)起組成，目標(biāo)是打造一個開源的基于SDN的平臺框架。盡管ODL與ONF是兩個并行的組織，但是他們在SDN架構(gòu)的理念上存在一定沖突，表51具體提出了它們的異同。異同點ONFODL性質(zhì)網(wǎng)絡(luò)用戶為主設(shè)備商和軟件商為主成立時間2011年2013年宗旨制定SDN標(biāo)準(zhǔn)，推動SDN產(chǎn)業(yè)化打造統(tǒng)一開放的SDN平臺，推動SDN產(chǎn)業(yè)化工作重點制定唯一的南向接口標(biāo)準(zhǔn)OpenFlow，制定硬件轉(zhuǎn)發(fā)行為標(biāo)準(zhǔn)不制定任何標(biāo)準(zhǔn)，而是打造一個SDN系統(tǒng)平臺，利用現(xiàn)有的一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為南向接口跟OpenFlow的關(guān)系OpenFlow是唯一的南向接口標(biāo)準(zhǔn)OpenFlow只是南向接口標(biāo)準(zhǔn)中的其中一個北向接口目前沒有做任何北向接口標(biāo)準(zhǔn)化的工作，而且不傾向于標(biāo)準(zhǔn)化北向接口定義了一套北向接口API轉(zhuǎn)發(fā)面的工作通過OpenFlow定義了轉(zhuǎn)發(fā)面標(biāo)準(zhǔn)行為不涉及任何轉(zhuǎn)發(fā)面工作，對轉(zhuǎn)發(fā)面不做任何假設(shè)和規(guī)定表 51 SDN網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)介紹相異于當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)分布式的架構(gòu)，SDN是一種數(shù)據(jù)平面與控制平面分離，并可直接對控制平面編程的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。它借鑒了計算機系統(tǒng)的抽象結(jié)構(gòu)，通過剝離了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制功能，從而將底層網(wǎng)絡(luò)的各網(wǎng)絡(luò)設(shè)施及其分布狀態(tài)以虛擬資源的形式抽象成全網(wǎng)視圖，以便眾多應(yīng)用通過控制面對全網(wǎng)通信進行統(tǒng)一配置，并通過配置的抽象化進一步簡化了網(wǎng)絡(luò)模型，使得通過應(yīng)用程序自動部署網(wǎng)絡(luò)成為可能。它讓網(wǎng)絡(luò)可以被軟件定義，使得網(wǎng)絡(luò)在滿足用戶的需求方面更具靈活性。SDN架構(gòu)的關(guān)鍵實現(xiàn)在于邏輯集中、接口開放以及可編程的控制平面，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要分為基礎(chǔ)設(shè)施層、控制層和應(yīng)用層三部分。其中，基礎(chǔ)設(shè)施層表示了網(wǎng)絡(luò)底層的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備并且包含了特定的轉(zhuǎn)發(fā)面抽象。中間的控制層集中的維護整個網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，并通過南向接口(控制和數(shù)據(jù)平面接口)獲取底層基礎(chǔ)設(shè)施信息，同時為應(yīng)用層提供可擴展的北向接口。應(yīng)用層則根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，通過應(yīng)用程序調(diào)用控制層的北向接口實現(xiàn)不同功能。在SDN這種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下，網(wǎng)絡(luò)管理者能夠通過軟件模式動態(tài)的配置、管理和優(yōu)化底層的網(wǎng)絡(luò)資源，從而實現(xiàn)靈活可控的網(wǎng)絡(luò)。 OpenFlow協(xié)議介紹penFlow是第一個具備現(xiàn)實意義的SDN協(xié)議，它實現(xiàn)了底層交換設(shè)備與控制層的相互通信，讓控制面通過流表可以對轉(zhuǎn)發(fā)平面進行編程，指導(dǎo)數(shù)據(jù)平面的交換機進行數(shù)據(jù)（流量）的轉(zhuǎn)發(fā)。，流表是交換機/路由器中進行轉(zhuǎn)發(fā)策略控制的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個流表項包含三個域，分別為匹配域、計數(shù)域和指令域。每張流表中存