Объяснение программно определяемой сети (SDN) для начинающих

За последние несколько лет программно-определяемые сети (SDN) были в центре внимания компьютерных сетей и ИТ-индустрии. Сегодня все больше и больше компаний обсуждают SDN, чтобы использовать его для своего бизнеса и планов будущего роста. Причина в том, что SDN снижает OPEX (эксплуатационные расходы и расходы на обслуживание) сети, а это то, чего хочет каждый бизнес в сетевой индустрии в конце дня.

Это подводит нас к вопросу, что такого особенного в SDN, чего не могут предоставить существующие или устаревшие сети?

По сути, традиционные сети не могут справиться и удовлетворить текущие сетевые требования, такие как динамическая масштабируемость, централизованный контроль и управление, оперативные изменения или эксперименты, менее подверженные ошибкам ручные настройки на каждом сетевом узле, обработка сетевого трафика (который значительно увеличился). из-за бума мобильных данных) и трафик виртуализации серверов в центрах обработки данных.

Более того, традиционные сети тесно связаны с очень дорогими сетевыми элементами, которые не предлагают какой-либо открытости или возможности настройки внутренних компонентов. Чтобы решить такие проблемы, сообщества открытого исходного кода собрались вместе, чтобы определить сетевой подход на будущее. Так родилась концепция SDN.

Как подход, SDN развивается с течением времени. Говоря о реализации, как следует из названия, SDN реализуется с помощью программного обеспечения.

Поскольку SDN является программным уровнем, он обеспечивает такие преимущества, как сокращение ручных операций, динамическая масштабируемость и централизованное управление сетевыми устройствами. Чтобы лучше понять, рассмотрите следующее. В традиционных сетях каждое сетевое устройство на предприятии или в центре обработки данных настраивается вручную, что не только подвержено ошибкам, но и требует ручной перенастройки (весьма утомительной и трудоемкой задачи) всякий раз, когда есть изменение в сети.

SDN, с другой стороны, стремится иметь целостное представление о сети - вы можете легко настраивать/отслеживать/устранять неполадки сетевых устройств из центральной точки, избегая большого количества ручных усилий, следовательно, экономя время и деньги в процессе.

Поскольку программный уровень является виртуальным, это поможет виртуализации сетей, которые будут созданы поверх него. Эти виртуальные сети сопоставляются с существующими физическими сетями. Виртуализация сети была очень необходима, поскольку виртуализация серверов произвела революцию в ИТ-индустрии, позволив виртуализировать системы хранения и вычислительные объекты, что сыграло ключевую роль в эффективном использовании ресурсов. Точно так же сетевые элементы в традиционных сетях очень дорогие с бесконечными функциями, но эти функции не используются полностью, и это проблема, которую SDN стремится решить.

SDN по своей сути и в одностороннем порядке представляет собой не что иное, как отделение плоскости управления от плоскости данных (или плоскости пересылки) в традиционных сетевых элементах (коммутаторах, маршрутизаторах).

Для непосвященных плоскость управления — это интеллектуальная логика в сетевом оборудовании, которая контролирует, как поток данных (который попадает в оборудование) управляется и обрабатывается. С другой стороны, плоскость данных — это плоскость пересылки, которая управляет пересылкой/манипулированием/отбрасыванием сетевого трафика данных. Вы также можете понять о плоскости управления и плоскости данных здесь.

При таком разделении основной интеллект сетевых элементов (т. е. плоскость управления) может быть перемещен в центральное место, которое обычно носит любое из следующих прозвищ: «система управления», «контроллер» или «сетевая операционная система».

На следующей диаграмме показано, как в случае коммутаторов SDN реализует разделение уровня управления на контроллер.

Разделение управления имеет много преимуществ, таких как:

Централизованное управление. Вы можете настраивать, отслеживать и устранять неполадки в сети, а также получать полное представление о ней (сетевой топологии) с контроллера.
Облегченное сетевое оборудование. Сетевые элементы, такие как коммутаторы и маршрутизаторы, можно уменьшить, что, в свою очередь, со временем может снизить их стоимость. Интеллект будет находиться на контроллере, где будет находиться плоскость управления (т. е. логика управления), позволяющая управлять базовыми сетевыми элементами путем передачи правил над ними через общий канал (т. е. протоколы).
Виртуализация сети. Виртуализация сети приводит к мультиарендности (архитектуре, в которой один экземпляр программного обеспечения запускается на сервере и обслуживает несколько арендаторов), что, в свою очередь, помогает использовать весь потенциал сети. элементы. Контроллер SDN может абстрагировать базовую физическую сеть и позволить сетевым администраторам программировать виртуальные сети, соответствующие каждому арендатору. Реальным примером места, где используется виртуализация сети, являются центры обработки данных — архитектура используется для совместного использования общей физической сети многими клиентами.

Контроллеры SDN продаются на рынке многими крупными сетевыми поставщиками/компаниями. Некоторые примеры таких контроллеров — Ryu и т. д. — также присутствуют на рынке. Что хорошо в таких контроллерах, так это то, что они дают хорошее представление о том, как разрабатываются решения SDN.

В более широком плане решение SDN будет иметь контроллер SDN в качестве среднего уровня, не только контролирующего и управляющего уровнем базовой сетевой инфраструктуры, но также собирающего состояние сети и информацию и предоставляющего их верхнему уровню приложений через API.

В мире SDN с течением времени большинство сетевых поставщиков и сообществ с открытым исходным кодом приняли Openflow в качестве протокола связи между плоскостью управления и плоскостью данных. Излишне говорить, что решение SDN с OpenFlow требует, чтобы протокол был реализован как в контроллере, так и в элементах сети. Мы обсудим больше об Openflow и SDN в целом в наших следующих статьях.

Подробнее об архитектуре OpenFlow читайте во второй части статьи.

This article is co-authored by Tarun Thakur.

====================================================================================================

Использованная литература:

http://opennetsummit.org/archives/mar14/site/why-sdn.html
https://www.sdxcentral.com/sdn/definitions/what-the-definition-of-software-defined-networking-sdn/