SDN技术现状和未来前景分析

刘汉江　毛宇　陈文华

通过介绍SDN技术的起源、定义和流派，讨论了该技术在国内外的商用发展情况和产业链现状，分析了SDN技术的价值、未来发展趋势及大规模商用可能遇到的阻力，并提出了将其进行运营商全网应用的构想。

Firstly， the origin， definition and genre of SDN technology are briefly introduced. Secondly， the commercial development and industry chain situation of this technology at home and abroad are discussed. Then， the value， future development trend and the possible resistance in large-scale commercial application of SDN technology are analyzed. Lastly， the idea of applying SDN technology to the whole network of the operators is put forward.

SDN OpenFlow I2RS Overlay

1 SDN的起源、定义和流派

软件定义网络（SDN）是由美国斯坦福大学Clean Slate研究组提出的一种新型网络创新架构，它将控制平面和转发平面进行分离，转发平面由受控的转发设备组成，转发方式及业务逻辑由运行在控制面板上的控制应用决定，这种逻辑上的集中控制实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用创新提供了良好的平台。

图1为软件定义网络（SDN）的逻辑架构，它由基础设施层、控制层、应用层组成，其中基础设施层主要为转发设备，实现转发功能；控制层由SDN控制软件组成，可通过标准化协议与下层进行通信，实现对基础设施层的控制；应用层不同的应用逻辑可通过控制层开放的API管理能力控制设备的报文转发功能。

当前的SDN技术主要有3大流派，包括ONF定义的OpenFlow、IETF定义的I2RS、IT厂家主导的Overlay。其中基于OpenFlow的SDN，其控制和转发分离从包帧底层开始，转发层由OpenFlow交换机组成，控制层由安装在计算设备上的SDN控制器软件组成，使用OpenFlow协议与下层进行通信，通过流表控制转发平面的行为，从而实现各种类型的网络功能。I2RS主要由设备厂商主导，在网络设备上提供专用接口供用户开发应用。Overlay由虚拟化厂家主导，主要作用于通用X86服务器范围，基于隧道技术和叠加网络实现网络虚拟化。

这几大流派的SDN技术虽然定义不同，实现方式不同，但其核心理念是一致的，即软件定义网络+应用驱动网络，从原有的网络设备水平开放发展到面向业务的垂直开放和软件可编程，实质上是网络IT化。其中由设备厂商主导的Overlay方式比较成熟，已有成型的解决方案，基于开放网络协议的OpenFlow是目前业界普遍认可的标准化南向接口，已有成功的应用案例，是未来的发展方向。

2 SDN的国内外发展现状

自SDN技术出现以来，科研院校、设备厂商、互联网企业、IT服务商以及电信运营商等都在积极研究，不断探索和尝试，推进其商用进程。目前SDN主要应用于企业内部组网或数据中心组网。

2.1 互联网企业

以谷歌、亚马逊、雅虎、微软、Facebook为代表的国际互联网公司和百度、腾讯、新浪、阿里巴巴为代表的国内互联网企业都在进行SDN技术应用的积极探索。

谷歌构建的B4网络无疑是当前最著名、最有影响力的SDN技术应用案例。图2为谷歌B4 WAN的示意图，上层为中心流量工程（TE）服务器；中间层为网络控制服务器（NCS），其上运行OpenFlow Controller（OFC）集群，OFC根据上层TE的规则向下层交换机下发流表；下层为定制的交换机硬件，运行OpenFlow Agent（OFA），接受OpenFlow Controller（OFC）的控制，根据OFC下发的流表转发流量。谷歌基于OpenFlow理念搭建的数据中心WAN网络可通过编程实现自动创建和重新配置其遍布全球的数据中心之间的连接，通过周密的流量工程和优先次序的工作方式（即根据网络状况动态改变流量路径，保护高优先级流量），使其资源利用率从30%提升到了90%以上，极大地节省了成本。谷歌B4网络的成功使神秘且充满学院派气质的SDN技术走上了商用的道路。

今年4月，腾讯在第二届中国SDN/NFV大会上提出了构建边缘智能网络的概念，该网络基于Overlay的SDN实现方式，将虚拟网络与物理网络解耦，虚拟机通过开源OF交换机OVS接入网络，OVS根据上层的分布式控制器（Apollo）下发的流表转发流量，虚拟网络之间使用VXLAN标签实现用户隔离。这种使用OVS+VXLAN+SDN构建的虚拟大二层网络可实现虚机跨网迁移、虚拟二层网络弹性伸缩、多租户安全隔离、业务灵活扩展、流量智能调度等，能有效提高数据中心间的带宽利用率，减小故障收敛时间，从而提升用户体验。

2.2 电信运营商

许多国内外电信运营商对SDN技术的研究非常积极，一些全球领先的电信运营企业已经走在了项目测试和试商用的道路上。

日本NTT是较早进行SDN技术研究的运营商之一，研发了一款虚拟网络控制器，用于多个数据中心的统一服务和按需配置，已部署到其位于欧洲、美国和日本的数据中心。NTT创新架构中心经理Tatsuo Mori在今年5月召开的全球SDN技术大会中提到他们正在尝试虚拟化云数据中心内和数据中心间的路由器和交换机，开发控制器来配置MPLS VPN和数据中心VLAN边缘路由器，为企业客户提供自动化、加速配置变更的服务。Tatsuo Mori还表示今后会将SDN技术扩展到网络的所有层面。作为ONF董事会成员之一，NTT负责研发的开源控制器RYU可支持与OpenStack结合使用，这对于推动全球SDN的发展具有非常重大的意义。endprint

国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通也开展了SDN的研究。中国移动已经在国内、北美两地开展了2次大规模的测试，针对7个厂家的控制器、10个厂家的OpenFlow交换机搭建测试环境，进行OpenFlow标准、功能、性能、SDN应用等测试，验证标准及产品成熟度并联合芯片厂家（盛科）研发了Super PTN芯片，成功演示了基于OpenFlow的SDN化PTN原型系统。

中国电信在SDN的标准立项和商用部署方面都做出了一些贡献。在标准立项方面，在ITU-T的SG13组的Y.FNsdn项目和Y.FNsdn-fm等项目中，中国电信主导就现有网络中引入SDN的需求和架构进行研究，在国内牵头完成了基于SDN的IP RAN网络技术行业标准。在应用方面，北京电信与华为于今年4月合作完成了SDN的商用部署，将SDN技术成功应用于IDC（互联网数据中心）网络，并发布了一系列基于SDN的IDC新业务。

中国联通也基于“沃云”开展了小规模的SDN应用试点工作，试点着重在功能验证、设备测试方面。

2.3 设备厂商

目前主流设备厂商都可以提供SDN交换机，部分IT厂家也已宣称有SDN交换机产品和解决方案。Bigswitch等新兴公司不仅推出了支持OpenFlow的交换机，还提供了运行在标准硬件（白牌交换机）上的开源软件（Switch Light），用户可以自行搭建和管理SDN虚拟交换机。

目前的OF交换机仍然主要使用ASIC芯片，通过ACL实现，但对OF协议的支持程度有限，主要表现在流表宽度受限、流表容量小、不支持某些字段的修改行动等。少数厂家推出了基于FPGA（现场可编程门阵列，如NEC）或者NPU（网络处理器，如华为）的OF交换机，但价格非常昂贵。ONF的FAWG（Forwarding Abstraction Work Group，转发抽象工作组）提出了NDM/TTP方案，期望可以解决上述问题。由于需求量不足，芯片厂家在开发新的OF专用芯片上持观望态度，作为折中方案，broadcom开发了一套工具支持对通用ASIC芯片进行编程，使其支持OpenFlow协议。

控制器的发展相对比较迅速，NEC、华为、IBM、Bigswitch、华三、中兴等多个厂家已发布了商用版本的控制器。Opendaylight、floodlight、ryu等控制器开源项目进展较快，在一定程度上推动了商用控制器的发展。

但是，由于各厂商对SDN标准的不同理解，其控制器和交换机产品对SDN标准的支持程度也各不相同，可能会出现部分交换机只能和固定的控制器互通的现象。因此，需要促进SDN协议的更新和完善，推动SDN产业的发展。

3 SDN未来前景分析

3.1 SDN的价值

对互联网企业而言，传统网络昂贵的专业设备被通用的SDN交换机和服务器所取代，能够有效降低其组网成本。互联网企业的网络结构相对简单，流量流向相对单一，不需要各种协议来实现复杂的网络功能，基于企业内一流的IT团队及强大的开发力量能够将SDN技术转化为生产力。因此互联网企业成为SDN应用的先行者，并在实际网络部署中取得了很好的效果。

电信运营商期望能够通过SDN技术，使用标准化的转发设备以降低网络建设和维护成本，实现多厂商设备网络环境集中高效控制。通过软件应用的开发实现新业务的快速部署，促进网络和业务创新。同时SDN技术也为运营商创新了商业模式，通过业务与流量的紧耦合为流量经营提供了技术手段。

3.2 SDN发展趋势分析

SDN是引领新一轮网络变革的关键技术。全球权威咨询公司Infonetics Research对SDN商用进程做出了预判：2013年大量SDN PoC测试；2014年运营商实验室技术成熟，某些领域开始试商用；2015年运营商许多领域试商用，部分转为商用部署；2016年SDN开始全球广泛商用部署；2017年至2020年，SDN开始成为网络基础架构，并将经历一个长期的演进和转型过程。

从近两年SDN的发展情况来看，Infonetics的预判基本准确。目前SDN的应用尝试和商用部署主要集中于数据中心领域。网络配置周期长、管理复杂、业务迁移困难、业务质量和可靠性难以保障等因素成为推动数据中心从传统方式向SDN部署的动力。国内运营商的主流观点是SDN技术将首选在小范围、相对独立的网络内应用，如园区网、企业网数据中心内、运营商网络的业务边缘等。

3.3 运营商全网部署的阻力

虽然国内外运营商都给予了SDN很大关注，但是要实现全网部署还有很多挑战和难题。对运营商而言，SDN的价值之一在于能否降低网络的运营成本、为其带来额外的业务收入，而全网部署SDN需要大量更换现有路由器设备。因此如何实现平滑演进，保护现有资产是SDN在运营商网络中大规模应用需要解决的问题。

控制器是困扰运营商的另外一个问题。在SDN网络中，控制器在逻辑上是集中的，类似于核心网的网元，其重要性不言而喻。由于控制器和实现网络功能的应用本身是软件，与通信设备非常高的标准化程度相比，它们是定制化的、无标准可遵循的，且需要迭代开发不断更新。与互联网公司强大的开发能力相比，运营商长期依赖设备厂家的研发，开发技术能力较弱。因此运营商有理由担心在采用SDN技术构建网络后会被控制器或应用的开发厂家“绑架”，从而付出更高昂的成本。

4 商用的构想

虽然已经出现很多SDN在数据中心商用部署的案例，但尚无SDN在大规模网络中部署的成功经验，运营商将来应该采用何种方式组网，控制器应该如何构建是实现SDN全网部署需要解决的难题。

基于OpenFlow的SDN技术进一步延续和深化了控制转发分离的架构，OpenFlow交换机由控制器下发的流表控制，既可以按照传统路由方式匹配转发，也可以基于MAC、IP、TCP/UDP端口号、VLAN或MPLS匹配转发并执行多种指令，在控制器软件的作用下可灵活实现各种功能，是较适合运营商网络的一种SDN方式。在大规模部署的情况下，多个控制器如果采用对等分布，将会面临控制器间如何协同工作、控制器应用灵活性不足和开发部署困难的问题。因此采用一对核心控制器（一主一备）进行全局逻辑控制，其余控制器作为前置节点进行底层功能控制的两极系统架构更为合理，如图3所示。这种集中分布式网络控制系统有利于高层应用的灵活开发和业务的快速部署，能够降低系统整体性能扩展的难度。

图4为运营商级基于OpenFlow的SDN网络软件控制运营平台功能框架。转发层主要由OF交换机组成，负责访问控制、传统IP路由转发、MPLS转发、特定流转发和NAT转换等，通过OpenFlow协议与控制器建立连接，根据控制器下发的流表执行相应的行为。上层为控制层，主要进行网络控制和业务控制，具备OpenFlow驱动、拓扑自动发现和维护、收集流量数据等基本功能以及MME移动性管理、特定流网络策略控制、汇聚流LSP拓扑控制带宽管理、流量工程、兼容传统IP路由计算等网络功能，还能提供UDB统一鉴权、IMS通信控制、应用汇聚、业务感知、应用流感知、业务计费、开放API等能力。

参考文献：

[1] ONF White Paper. Software-Defined Networking： The New Norm for Networks[S]. 2012.

[2] ONF. OpenFlow Switch Specification Version 1.3.1[S]. 2012.

[3] 孟娟. 谷歌SDN部署经验：如何渐进部署到现有数据中心[EB/OL]. （2013-10-17）. http：//network.51cto.com/art/201310/413394.htm.

[4] SDN联合播报. SDN商用进程的一些思考[EB/OL]. （2014-07-15）. http：//www.sdnap.com/sdn-study/4677.html.

[5] 陈文华. 基于SDN技术的互联网发展与运营探讨[J]. 广东通信技术， 2013（12）.endprint

国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通也开展了SDN的研究。中国移动已经在国内、北美两地开展了2次大规模的测试，针对7个厂家的控制器、10个厂家的OpenFlow交换机搭建测试环境，进行OpenFlow标准、功能、性能、SDN应用等测试，验证标准及产品成熟度并联合芯片厂家（盛科）研发了Super PTN芯片，成功演示了基于OpenFlow的SDN化PTN原型系统。

中国电信在SDN的标准立项和商用部署方面都做出了一些贡献。在标准立项方面，在ITU-T的SG13组的Y.FNsdn项目和Y.FNsdn-fm等项目中，中国电信主导就现有网络中引入SDN的需求和架构进行研究，在国内牵头完成了基于SDN的IP RAN网络技术行业标准。在应用方面，北京电信与华为于今年4月合作完成了SDN的商用部署，将SDN技术成功应用于IDC（互联网数据中心）网络，并发布了一系列基于SDN的IDC新业务。

中国联通也基于“沃云”开展了小规模的SDN应用试点工作，试点着重在功能验证、设备测试方面。

2.3 设备厂商

目前主流设备厂商都可以提供SDN交换机，部分IT厂家也已宣称有SDN交换机产品和解决方案。Bigswitch等新兴公司不仅推出了支持OpenFlow的交换机，还提供了运行在标准硬件（白牌交换机）上的开源软件（Switch Light），用户可以自行搭建和管理SDN虚拟交换机。

目前的OF交换机仍然主要使用ASIC芯片，通过ACL实现，但对OF协议的支持程度有限，主要表现在流表宽度受限、流表容量小、不支持某些字段的修改行动等。少数厂家推出了基于FPGA（现场可编程门阵列，如NEC）或者NPU（网络处理器，如华为）的OF交换机，但价格非常昂贵。ONF的FAWG（Forwarding Abstraction Work Group，转发抽象工作组）提出了NDM/TTP方案，期望可以解决上述问题。由于需求量不足，芯片厂家在开发新的OF专用芯片上持观望态度，作为折中方案，broadcom开发了一套工具支持对通用ASIC芯片进行编程，使其支持OpenFlow协议。

控制器的发展相对比较迅速，NEC、华为、IBM、Bigswitch、华三、中兴等多个厂家已发布了商用版本的控制器。Opendaylight、floodlight、ryu等控制器开源项目进展较快，在一定程度上推动了商用控制器的发展。

但是，由于各厂商对SDN标准的不同理解，其控制器和交换机产品对SDN标准的支持程度也各不相同，可能会出现部分交换机只能和固定的控制器互通的现象。因此，需要促进SDN协议的更新和完善，推动SDN产业的发展。

3 SDN未来前景分析

3.1 SDN的价值

对互联网企业而言，传统网络昂贵的专业设备被通用的SDN交换机和服务器所取代，能够有效降低其组网成本。互联网企业的网络结构相对简单，流量流向相对单一，不需要各种协议来实现复杂的网络功能，基于企业内一流的IT团队及强大的开发力量能够将SDN技术转化为生产力。因此互联网企业成为SDN应用的先行者，并在实际网络部署中取得了很好的效果。

电信运营商期望能够通过SDN技术，使用标准化的转发设备以降低网络建设和维护成本，实现多厂商设备网络环境集中高效控制。通过软件应用的开发实现新业务的快速部署，促进网络和业务创新。同时SDN技术也为运营商创新了商业模式，通过业务与流量的紧耦合为流量经营提供了技术手段。

3.2 SDN发展趋势分析

SDN是引领新一轮网络变革的关键技术。全球权威咨询公司Infonetics Research对SDN商用进程做出了预判：2013年大量SDN PoC测试；2014年运营商实验室技术成熟，某些领域开始试商用；2015年运营商许多领域试商用，部分转为商用部署；2016年SDN开始全球广泛商用部署；2017年至2020年，SDN开始成为网络基础架构，并将经历一个长期的演进和转型过程。

从近两年SDN的发展情况来看，Infonetics的预判基本准确。目前SDN的应用尝试和商用部署主要集中于数据中心领域。网络配置周期长、管理复杂、业务迁移困难、业务质量和可靠性难以保障等因素成为推动数据中心从传统方式向SDN部署的动力。国内运营商的主流观点是SDN技术将首选在小范围、相对独立的网络内应用，如园区网、企业网数据中心内、运营商网络的业务边缘等。

3.3 运营商全网部署的阻力

虽然国内外运营商都给予了SDN很大关注，但是要实现全网部署还有很多挑战和难题。对运营商而言，SDN的价值之一在于能否降低网络的运营成本、为其带来额外的业务收入，而全网部署SDN需要大量更换现有路由器设备。因此如何实现平滑演进，保护现有资产是SDN在运营商网络中大规模应用需要解决的问题。

控制器是困扰运营商的另外一个问题。在SDN网络中，控制器在逻辑上是集中的，类似于核心网的网元，其重要性不言而喻。由于控制器和实现网络功能的应用本身是软件，与通信设备非常高的标准化程度相比，它们是定制化的、无标准可遵循的，且需要迭代开发不断更新。与互联网公司强大的开发能力相比，运营商长期依赖设备厂家的研发，开发技术能力较弱。因此运营商有理由担心在采用SDN技术构建网络后会被控制器或应用的开发厂家“绑架”，从而付出更高昂的成本。

4 商用的构想

虽然已经出现很多SDN在数据中心商用部署的案例，但尚无SDN在大规模网络中部署的成功经验，运营商将来应该采用何种方式组网，控制器应该如何构建是实现SDN全网部署需要解决的难题。

基于OpenFlow的SDN技术进一步延续和深化了控制转发分离的架构，OpenFlow交换机由控制器下发的流表控制，既可以按照传统路由方式匹配转发，也可以基于MAC、IP、TCP/UDP端口号、VLAN或MPLS匹配转发并执行多种指令，在控制器软件的作用下可灵活实现各种功能，是较适合运营商网络的一种SDN方式。在大规模部署的情况下，多个控制器如果采用对等分布，将会面临控制器间如何协同工作、控制器应用灵活性不足和开发部署困难的问题。因此采用一对核心控制器（一主一备）进行全局逻辑控制，其余控制器作为前置节点进行底层功能控制的两极系统架构更为合理，如图3所示。这种集中分布式网络控制系统有利于高层应用的灵活开发和业务的快速部署，能够降低系统整体性能扩展的难度。

图4为运营商级基于OpenFlow的SDN网络软件控制运营平台功能框架。转发层主要由OF交换机组成，负责访问控制、传统IP路由转发、MPLS转发、特定流转发和NAT转换等，通过OpenFlow协议与控制器建立连接，根据控制器下发的流表执行相应的行为。上层为控制层，主要进行网络控制和业务控制，具备OpenFlow驱动、拓扑自动发现和维护、收集流量数据等基本功能以及MME移动性管理、特定流网络策略控制、汇聚流LSP拓扑控制带宽管理、流量工程、兼容传统IP路由计算等网络功能，还能提供UDB统一鉴权、IMS通信控制、应用汇聚、业务感知、应用流感知、业务计费、开放API等能力。

参考文献：

[1] ONF White Paper. Software-Defined Networking： The New Norm for Networks[S]. 2012.

[2] ONF. OpenFlow Switch Specification Version 1.3.1[S]. 2012.

[3] 孟娟. 谷歌SDN部署经验：如何渐进部署到现有数据中心[EB/OL]. （2013-10-17）. http：//network.51cto.com/art/201310/413394.htm.

[4] SDN联合播报. SDN商用进程的一些思考[EB/OL]. （2014-07-15）. http：//www.sdnap.com/sdn-study/4677.html.

[5] 陈文华. 基于SDN技术的互联网发展与运营探讨[J]. 广东通信技术， 2013（12）.endprint

国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通也开展了SDN的研究。中国移动已经在国内、北美两地开展了2次大规模的测试，针对7个厂家的控制器、10个厂家的OpenFlow交换机搭建测试环境，进行OpenFlow标准、功能、性能、SDN应用等测试，验证标准及产品成熟度并联合芯片厂家（盛科）研发了Super PTN芯片，成功演示了基于OpenFlow的SDN化PTN原型系统。

中国电信在SDN的标准立项和商用部署方面都做出了一些贡献。在标准立项方面，在ITU-T的SG13组的Y.FNsdn项目和Y.FNsdn-fm等项目中，中国电信主导就现有网络中引入SDN的需求和架构进行研究，在国内牵头完成了基于SDN的IP RAN网络技术行业标准。在应用方面，北京电信与华为于今年4月合作完成了SDN的商用部署，将SDN技术成功应用于IDC（互联网数据中心）网络，并发布了一系列基于SDN的IDC新业务。

中国联通也基于“沃云”开展了小规模的SDN应用试点工作，试点着重在功能验证、设备测试方面。

2.3 设备厂商

目前主流设备厂商都可以提供SDN交换机，部分IT厂家也已宣称有SDN交换机产品和解决方案。Bigswitch等新兴公司不仅推出了支持OpenFlow的交换机，还提供了运行在标准硬件（白牌交换机）上的开源软件（Switch Light），用户可以自行搭建和管理SDN虚拟交换机。

目前的OF交换机仍然主要使用ASIC芯片，通过ACL实现，但对OF协议的支持程度有限，主要表现在流表宽度受限、流表容量小、不支持某些字段的修改行动等。少数厂家推出了基于FPGA（现场可编程门阵列，如NEC）或者NPU（网络处理器，如华为）的OF交换机，但价格非常昂贵。ONF的FAWG（Forwarding Abstraction Work Group，转发抽象工作组）提出了NDM/TTP方案，期望可以解决上述问题。由于需求量不足，芯片厂家在开发新的OF专用芯片上持观望态度，作为折中方案，broadcom开发了一套工具支持对通用ASIC芯片进行编程，使其支持OpenFlow协议。

控制器的发展相对比较迅速，NEC、华为、IBM、Bigswitch、华三、中兴等多个厂家已发布了商用版本的控制器。Opendaylight、floodlight、ryu等控制器开源项目进展较快，在一定程度上推动了商用控制器的发展。

但是，由于各厂商对SDN标准的不同理解，其控制器和交换机产品对SDN标准的支持程度也各不相同，可能会出现部分交换机只能和固定的控制器互通的现象。因此，需要促进SDN协议的更新和完善，推动SDN产业的发展。

3 SDN未来前景分析

3.1 SDN的价值

对互联网企业而言，传统网络昂贵的专业设备被通用的SDN交换机和服务器所取代，能够有效降低其组网成本。互联网企业的网络结构相对简单，流量流向相对单一，不需要各种协议来实现复杂的网络功能，基于企业内一流的IT团队及强大的开发力量能够将SDN技术转化为生产力。因此互联网企业成为SDN应用的先行者，并在实际网络部署中取得了很好的效果。

电信运营商期望能够通过SDN技术，使用标准化的转发设备以降低网络建设和维护成本，实现多厂商设备网络环境集中高效控制。通过软件应用的开发实现新业务的快速部署，促进网络和业务创新。同时SDN技术也为运营商创新了商业模式，通过业务与流量的紧耦合为流量经营提供了技术手段。

3.2 SDN发展趋势分析

SDN是引领新一轮网络变革的关键技术。全球权威咨询公司Infonetics Research对SDN商用进程做出了预判：2013年大量SDN PoC测试；2014年运营商实验室技术成熟，某些领域开始试商用；2015年运营商许多领域试商用，部分转为商用部署；2016年SDN开始全球广泛商用部署；2017年至2020年，SDN开始成为网络基础架构，并将经历一个长期的演进和转型过程。

从近两年SDN的发展情况来看，Infonetics的预判基本准确。目前SDN的应用尝试和商用部署主要集中于数据中心领域。网络配置周期长、管理复杂、业务迁移困难、业务质量和可靠性难以保障等因素成为推动数据中心从传统方式向SDN部署的动力。国内运营商的主流观点是SDN技术将首选在小范围、相对独立的网络内应用，如园区网、企业网数据中心内、运营商网络的业务边缘等。

3.3 运营商全网部署的阻力

虽然国内外运营商都给予了SDN很大关注，但是要实现全网部署还有很多挑战和难题。对运营商而言，SDN的价值之一在于能否降低网络的运营成本、为其带来额外的业务收入，而全网部署SDN需要大量更换现有路由器设备。因此如何实现平滑演进，保护现有资产是SDN在运营商网络中大规模应用需要解决的问题。

控制器是困扰运营商的另外一个问题。在SDN网络中，控制器在逻辑上是集中的，类似于核心网的网元，其重要性不言而喻。由于控制器和实现网络功能的应用本身是软件，与通信设备非常高的标准化程度相比，它们是定制化的、无标准可遵循的，且需要迭代开发不断更新。与互联网公司强大的开发能力相比，运营商长期依赖设备厂家的研发，开发技术能力较弱。因此运营商有理由担心在采用SDN技术构建网络后会被控制器或应用的开发厂家“绑架”，从而付出更高昂的成本。

4 商用的构想

虽然已经出现很多SDN在数据中心商用部署的案例，但尚无SDN在大规模网络中部署的成功经验，运营商将来应该采用何种方式组网，控制器应该如何构建是实现SDN全网部署需要解决的难题。

基于OpenFlow的SDN技术进一步延续和深化了控制转发分离的架构，OpenFlow交换机由控制器下发的流表控制，既可以按照传统路由方式匹配转发，也可以基于MAC、IP、TCP/UDP端口号、VLAN或MPLS匹配转发并执行多种指令，在控制器软件的作用下可灵活实现各种功能，是较适合运营商网络的一种SDN方式。在大规模部署的情况下，多个控制器如果采用对等分布，将会面临控制器间如何协同工作、控制器应用灵活性不足和开发部署困难的问题。因此采用一对核心控制器（一主一备）进行全局逻辑控制，其余控制器作为前置节点进行底层功能控制的两极系统架构更为合理，如图3所示。这种集中分布式网络控制系统有利于高层应用的灵活开发和业务的快速部署，能够降低系统整体性能扩展的难度。

图4为运营商级基于OpenFlow的SDN网络软件控制运营平台功能框架。转发层主要由OF交换机组成，负责访问控制、传统IP路由转发、MPLS转发、特定流转发和NAT转换等，通过OpenFlow协议与控制器建立连接，根据控制器下发的流表执行相应的行为。上层为控制层，主要进行网络控制和业务控制，具备OpenFlow驱动、拓扑自动发现和维护、收集流量数据等基本功能以及MME移动性管理、特定流网络策略控制、汇聚流LSP拓扑控制带宽管理、流量工程、兼容传统IP路由计算等网络功能，还能提供UDB统一鉴权、IMS通信控制、应用汇聚、业务感知、应用流感知、业务计费、开放API等能力。

参考文献：

[1] ONF White Paper. Software-Defined Networking： The New Norm for Networks[S]. 2012.

[2] ONF. OpenFlow Switch Specification Version 1.3.1[S]. 2012.

[3] 孟娟. 谷歌SDN部署经验：如何渐进部署到现有数据中心[EB/OL]. （2013-10-17）. http：//network.51cto.com/art/201310/413394.htm.

[4] SDN联合播报. SDN商用进程的一些思考[EB/OL]. （2014-07-15）. http：//www.sdnap.com/sdn-study/4677.html.

[5] 陈文华. 基于SDN技术的互联网发展与运营探讨[J]. 广东通信技术， 2013（12）.endprint