SDN：未来互联网的挑战与机会

王丽，吕光宏，裴海旭

（四川大学计算机学院，成都 610065）

SDN：未来互联网的挑战与机会

王丽，吕光宏，裴海旭

（四川大学计算机学院，成都 610065）

当前，互联网经典架构的许多方面都是非常固化的——即所谓的互联网的僵化，这已经成IPv6部署的主要障碍并且导致IP多播服务使用的困难。然而，现在存在许多让我们扩展互联网理由，例如，改进域内和域间路由以实现网络的高可用性，为用户提供端到端连接，以及允许新应用程序的网络资源的动态QoS管理，如数据中心、云计算和网络虚拟化。为了满足这些需求，未来互联网的下一代架构引入软件定义网络（SDN）的概念。这种新兴范例的核心是控制平面与网络中的转发元件的分离和集中，而不是现有网络的分布式控制平面。这种解耦允许在比传统网络设备（例如，交换机/路由器）更强大的计算机平台上部署控制平面软件组件（例如，OpenFlow控制器），同时保护这种设备的供应商的数据和知识产权。为了解决实现未来互联网多重挑战的问题，还有现有互联网的僵化问题，对这种新兴模式的理解是非常必要的。为了满足这些要求，对现有的技术和最近的和最先进的SDN项目进行调查，随后对这一领域的一些案列进行讨论。

未来互联网；软件定义网络（SDN）；OpenFlow

1 介绍

1.1 对新网络架构需求

由于用户，传感器和应用数量的巨大，当前因特网的容量已经不足以满足传送大量流量的新服务和方式（例如，移动设备和内容，服务器虚拟化，云服务，大数据）[1]。

现有网络使用以树结构排列的多层静态以太网交换机构建，不适合当今以及未来企业超大规模数据中心、校园和运营商环境的动态计算和存储需求。 相反，我们需要新的网络基础设施，来提供高的性能、能量效率还有可靠性。 此外，网络设施还应该通过有效创建和传递提供严格的服务质量（QoS）的通用数字服务来提高网络的速度、可扩展性和鲁棒性。 由于现有的网络设备的能力有限，满足这些要求是不可能的。此外，当今的协议往往被孤立地定义，并且旨在解决没有任何基本抽象的益处的特定问题。

此外，为了实现网络范围内的策略并支持任何新的服务，现在的管理者必须配置数千个网络设备和协议，这使得其难以应用一致的QoS、安全性和其他策略集合。 随着必须配置和管理的数千个网络设备的增加，网络变得非常复杂。 这些设备的控制和转发逻辑部分都集成在单片、封闭和大型的机箱中。 因此，只有少量的外部接口被标准化（例如，分组转发），但是它们的所有内部灵活性被隐藏。 内部不同的供应商，没有开放的软件平台来尝试新的想法。

缺乏标准的开放接口限制了网络运营商将网络定制到其各自的环境并改进其硬件或软件的能力。 因此，需要一种新的网络设备架构，其解耦路由器的转发和控制平面以动态地关联转发元件和控制元件。

1.2 软件定义网络

软件定义网络（SDN）[2]已经成为其中控制平面逻辑从转发平面解耦的网络架构。 SDN是一种用于网络可编程性的新方法，它指的是通过软件动态地控制开放接口，以改变和管理网络行为的能力，而不是依赖于闭箱和专有定义的接口。不同使用网络技术来源自不同供应商的设备，SDN框架能够集中控制数据路径元件。这个集中控制集中所有信息并维护数据路径元素和连接它们的链接的网络范围视图。 这种集中的最新视图使得控制器适于执行网络管理功能，同时允许通过集中式控制平面修改网络功能。

图1 SDN框架简化图

图1描绘了应用程序、控制平面和数据平面之间的分离的SDN架构。 应用程序使用控制平面支持的北向接口在数据平面中强制执行其策略，而不直接与数据平面交互。控制和数据平面之间的接口由南向接口支持，其中SDN控制器将使用这些接口与数据平面中的网络设备通信。 这些设备需要在这一级支持标准化的接口。

SDN使得可以通过智能编程还有供应系统管理整个网络，从而实现资源按需分配、自助服务配置，真正的实现虚拟化网络和安全的云服务。 因此，静态网络可以演变成能够快速响应不断变化业务，最终用户和市场需求的可扩展的与厂商无关的服务交付平台，这大大简化了网络设计和操作。因此，设备本身不再需要理解和处理数千个协议标准，而仅仅接受来自SDN控制器的指令。

具体实现SDN方法的是OpenFlow（OF）[3]。Open-Flow旨在允许提供商重新设计流量，以测试现有网络中的新协议，而不会中断生产应用程序。 该技术的关键要素包括三个部分：（1）在OpenFlow交换机中安装的流表，（2）安装在远程主机中的控制器，以及（3）用于控制器和交换机安全会话的OpenFlow协议。将控制逻辑与转发行为分开的OpenFlow方法提供了用于在数据平面中对多个转发角色的即时添加和更新的灵活能力。

2 SDN用例和标准化努力

本节重点介绍SDN重要用例和当前标准化活动。本节的目的是帮助读者将他们的兴趣和研究调查置于正在进行的标准化活动和SDN技术的使用案例中。

2.1 SDN在服务提供商网络中的用例

为了支持SDN的当前和未来的业务模式，该行业最近经历了其网络基础设施的重大转变。这种转型提供了一种方法来降低服务交付的成本，并使用SDN技术提高服务速度。 在本节中，我们展示了一些SDN用例。

（1）数据中心互连用例

现代数据中心由成千上万资源（例如，处理器，存储器，存储，高速网络接口）组成，这些资源又被封装到机架中并且被分配为由数千个主机通过高带宽网络组成的群集。 这些集群利用线程级并行性来处理许多基于Internet的工作负载。 数据中心网络中的业务往往具有突发性行为，其中大量分组在短时间内被注入网络，这反过来又导致了瞬态负载不平衡，会影响其他流量，从而大大降低了整个网络的性能。

SDN在数据中心互连中价值具体体现为其能够提供网络虚拟化，抽象和自动化的能力。在图2中，一个集中的OpenFlow控制器用来提供可位于虚拟机或数据中心的物理计算机上的应用程序间的动态交通转向。这些应用程序使用RESTful编程接口，通过大规模网络将其需求暴露给底层网络。 RESTful接口使它们能够执行各种高级网络操作，例如拓扑发现，QoS分配和负载平衡。它们还通过消除对资源过度需求来实现具有确定性行为的灵活的网络管理。此外，还可将符合SDN标准的第三方工具轻松插入数据中心，从而使其更快地从链路和节点故障中恢复。也就是说，OpenFlow控制器反映了数据中心的统一视图，并简化了对整个网络的控制。

图2 使用OpenFlow的云计算和数据中心

（2）网络分片用例

网络分片是一种将可用网络基础设施划分为不同分区以允许多个实例共存的机制。 每个切片控制其自己的分组转发，而不干扰其他切片，即使它们共享相同的底层物理网络。图3显示了在虚拟覆盖网络中通过OpenFlow交换机连接的多租户基础设施，提供私有甚至公共云服务。 此使用案例显示如何将网络资源分割成多个分区，如何使租户访问其虚拟L2切片，而不会干扰其他切片。SDN控制器可以实现基于策略的网络管理和灵活的资源分配，同时可以继续支持每个租户/每个分片的实例化。 这意味着控制器可以通过租户数量遵守其规则，提供鲁棒性，稳定性和可扩展性，来支持并发实验和托管资源的数量。

（3）无线设置用例

无线网络需要特定功能，如移动性管理，动态信道配置和快速客户端重新关联。如图4所示，SDN在无线网络中的价值具体体现在提供新能力，如网络分片，在安全隔离网络上创建虚拟化资源的新服务。

在图4中，Flowvisor和OpenVirteX是基于Open-Flow的代理层，允许基于多个参数 （如带宽，流空间（src/dst MAC，src/dst IP和 src/dst TCP端口）和CPU交换机负载）创建切片。每个切片是独立的，例如，来自Alice的移动应用的流量不改变其他切片中的Bob和Alex的流量。此外，无线虚拟化能够无缝地将管理Alice应用的交换机配置迁移到另一设备，而不会中断Bob和Alex的活动网络流量。这样的配置由Odin框架[4]引入，Odin框架具有模块化的可编程无线数据平面和跨越无线栈的声明性编程接口。这种解耦提供虚拟接入点抽象，以简化广大企业对网络管理需求 （例如，机场、餐馆、公共图书馆）。

图3 OpenFlow网络分层使用案例

图4 无线OpenFlow构架

此外，一个可从SDN受益的最有趣的互补技术是智能家庭网关，其目的是将家庭住宅网关与其网络提供商互连。 它还提供无缝和移动连接，而不损害安全性。 例如，文献中[5]介绍了一个虚拟家庭网关控制（Virtual Home-gateway，VHC）技术，以提高无缝移动性，服务交付还有家庭能源管理。

（4）网络流量工程用例

流量工程是一种用于优化ISP网络性能的软方法。 它提供基于IP的L2或L3企业VPN服务，并能够将流量传输到非IP网络，如ATM和帧中继网络。网络提供商通过动态分析、预测和调节传输数据的行为，使用流量工程来支持高传输容量和弹性通信。 在传统网络中，如OSPF和BGP的一些协议允许节点在它们的直接邻居之间共享它们的控制信息，并且以有限的方式避免网络拥塞。 这意味着没有可用的网络的全局视图。如果用户需要控制或修改特定流的特定路径，则管理员必须使用参数和优先级来测试以实现网络的预期行为。 网络策略中的每个修改都需要从每个设备直接或远程单独配置。

SDN的附加价值是提供灵活和可编程的网络设备，以优化和实现他们所提供服务的不同客户的流数据的精细控制。技术的网络。集中式控制器能够在终端用户之间的路径中控制、管理和监督整个网络设备。它使用OpenFlow作为多层统一控制平面（Unified Control Plane，UCP）通过对分组和电路网络的公共控制来执行流量工程，。因此，相比于使用传统的分布式路由协议（如BGP），集中式控制器在网络设备中安装所有的路由决策，而不使用传统的全网状分组链路，从而提高网络的灵活性和可扩展性。此外，控制器支持应用程序指定的路由以及基于源/目的IP地址的流量聚合。

2.2 SDN标准化活动

图5 基SDN OpenFlow的流量工程

图5显示了集中式SDN控制器如何在不同的底层网络技术上管理三个不同的业务流 （HTTP业务，VoIP和VoD）。例如，在Toulouse接入网络，用户应用程序通过支持OpenFlow的路由器由核心网络将其数据发送到Bern网络，核心网络可以是基于电路的ATM

由于具有吸引力的特点和潜在的优势，基于SDN的基础设施的开发和部署近几年在行业和研究界已经获得了巨大的发展势头。 在本节中，我们简要讨论SDN OpenFlow中的标准化趋势。

（1）重设计倡议

基于协议的增加，并通过改进架构来解决当前问题，互联网已经发展到这一步。 然而，我们不可能对已经部署的因特网基础进行任何重大改变。 为了解决当前问题我们所进行的小型和增量变化又引入了其他问题，使得当前设计增量方法扩展到极限-所谓的互联网的僵化。

一种称为Clean Slate Design的新架构设计[6]考虑了如何从一个“干净的板岩”上重新设计互联网，而不受不断累积的复杂性的增量方法的约束。 世界各地的研究资助机构正在支持全世界努力发展下一代互联网。

美国国家科学基金会 （The United States National Science Foundation，NSF）是第一个宣布GENI（Global Environment for Networking Innovations，全球环境网络创新）[7]计划的组织，这个计划作为其FIND（Future Internet Design，未来互联网设计）计划的一部分，开发和测试新的互联网架构设计。 这项工作之后是FIRE（Future Internet Research and Experimentation，未来互联网研究和实验）[8]计划，OFELIA（OpenFlow in Europe: Linking Infrastructure and Applications，欧洲开放流程：链接基础设施和应用）计划[9]和SPARC（Split Architecture Carrier Grade Networks，分离架构载波级网络）计划[10]，以支持欧盟第七框架计划下的众多下一代网络项目，日本的AKARI建筑设计项目[11]和RISE（Research Infrastructure for large-Scale network Experiments，大型网络实验研究基础设施）计划[12]。

（2）SDN开放网络基金会

开放网络基金会[13]（The Open Networking Foundation，ONF）是第一个致力于SDN发展和成功的组织。其使命是将OpenFlow协议从理论基础转变为用于构建网络和网络产品的商业可行基础。ONF已经形成了包括运营商，软件供应商，交换芯片供应商，网络设备供应商和系统虚拟化供应商的工作组，以执行SDN/ OpenFlow技术标准化任务。这些小组将继续分析SDN需求，发展OpenFlow标准以满足商业部署的需求，并研究新标准以扩展SDN优势，其任务覆盖图1所示的标准化协议和技术点。在该图中描述的示例场景包括三个不同互连网络：常规IP网络 （传统网络），基于SDN的核心网络和启用SDN的数据中心（云）。图中所示的不同的SDN接口如下：

北向接口：它可使SDN控制器与运行在网络顶部的应用程序 （所谓的应用驱动网络）之间进行数据交换。交换的信息的类型、形式和频率取决于每个网络应用。此接口没有标准化。

南向接口：它是指暴露给较低层的接口，允许将SDN控制平面外部化到数据平面。OpenFlow和网络配置协议（Network Configuration Protocol，NetConf）是迄今为止大多数用于SDN的南向接口。

东向接口：允许将传统IP网络与SDN网络互连。不提供该接口的标准化，其实现取决于非SDN网络使用的技术。通常，需要SDN和传统技术之间的翻译模块。例如，SDN域应该能使用传统路由协议来对消息请求（例如，路径计算单元协议（PCE），MPLS）做出反应。

西向接口：作为不同SDN域的多个SDN控制平面之间的信息通道。它们有助于实现全局网络视图并影响每个控制器的路由决策。它们还允许跨异构SDN域的网络流的无缝设置。一些常规协议如BGP可以在远程SDN域之间用作西向接口。

（3）OpenDaylight框架

OpenDaylight[14]项目是Linux基金会主办的协作开源项目。 它旨在创建平台中立的和开源的SDN技术。OpenDaylight项目提供了公共控制器基础架构、协议插件、SDN应用、虚拟覆盖网络和标准化北向接口。它还支持各种南向协议，包括OpenFlow，I2RS，路径计算单元 （Path Computation Element，PCE），网络配置（Network Configuration，NetConf）和应用层流量优化（Application Layer Traffic Optimization，ALTO），以及基于大多数活动的拓扑管理器模块 YANG网络拓扑数据模型。

（4）IETF和ITU-T的标准化努力

IETF最近开始扩展其规范以支持SDN原则[15]。在 IETF中，ForCES（Forwarding and Control Element Separation，转发和控制元素分离）项目[16]通过指定框架[17]和良好定义的通信协议（使用基于XML的形式建模语言）来定义网络设备的新架构，在通讯协议中，控制和转发平面之间通过ForCES网元 （Network Element，NE）进行信息交换。ForCES NE遵循主从模式，其中转发元件（Forwarding Elements，FE）是从设备，控制元件（CE）是主设备。

ForCES通过断开现有网络设备（即，路由器）的封闭框来物理地分离控制和转发平面，并且用两个单独的网络元件（FE和CE）来代替它们，每个网络元件可以透明地连接到现有的路由器，例如基于MPLS LSP（Label Switch Path，标签交换路径）[18]。尽管ForCES是RFC和草案已公布的成熟标准解决方案[19，20，15，21]，但是它没有为SDN进行定义，并且只有少量的供应商实现。然而，可以用它在SDN上设计一个新的协议。

此外，由于许多SDN研究和工业社区提供不同的SDN应用、控制器和路由器，它变得难以与标准化接口互操作。因此，IETF定义了路由系统 （Interface to the Routing System，I2RS）的接口[22]，有两个主要目标。第一个是标准化网络范围的多层拓扑，这些拓扑包括虚拟和真实元素，网络覆盖和底层。第二种是标准化设备（虚拟或实际）的路由信息库（RIB）编程。 I2RS的另一个目标是编写网络特性虚拟化 （Network Features Virtualization，NFV）服务链。NFV旨在提供现代化的程序接口，提供快速、交互式访问，并且可以很容易地被现代应用程序和编程方法操纵。

此外，下一代网络焦点组（the Focus Group On Next Generation Networks，FGNGN）提出了“Softrouter”的概念[23]。Softrouter倡导分解路由器的控制和转发平面。它从分组转发平面分离控制平面处理功能（例如，路由协议处理）。 这些功能在通过与转发单元通信的外包专用服务器的专用标准接口（即Softrouter协议）实现。

（5）对象管理组在方面SDN的努力

对象管理组 （The Object Management Group，OMG）最近正在着手提供自己的规范来支持北向SDN生态系统的中间件和相关平台[24]。在OMG中，建立了软件定义网络（SDN）工作组以研究开发规范的开发机会，以支持代表SDN网络元件的可观察和可控状态的标准信息模型。

在关于的SDN问题上一个OMG正在考虑的问题是使用数据分发服务[25]（Data Distribution Service，DDS）作为监视和配置SDN控制器的机制。 OMG设想将DDS作为用于承载OpenFlow命令配置以及观察SDN交换机的统计数据的传输机制。

3 SDN架构发展的挑战和机遇

SDN支持集中式和分布式控制器模型。 每个模型都有不同的基础设施元素和要求。本节介绍每个SDN模型以及有关其优点和缺点的讨论。最后，我们介绍混合SDN模型，它结合了这两种方法的优点。

3.1 集中SDN模型的优缺点

集中式SDN模型基于管理和监督整个网络的单个集中式控制器。此模型由开放网络基金会（ONF）支持。网络智能和状态在逻辑上集中在单个决策点内。

OpenFlow是集中式控制器用于进行全局管理和控制操作的官方协议。

由于只使用一个集中式控制器来编程整个网络，因此它必须具有关于跨越路由路径的每个交换机上的负载的全局愿景。它还必须跟踪哪个路由器在哪些路由器在远程SDN节点之间的某些链路上呈现瓶颈。此外，控制器与OpenFlow交换机通信以从每个网络设备收集统计，错误和故障，并且将这些数据发送到管理平面。后者通常是由数据库模块和分析算法组成的软件，可以检测交换机过载并预测网络中可能发生的未来负载。

虽然集中式控制平面承诺单点管理和更好地控制网络状态的一致性，但它带来了几个关键的限制。首先，控制器需要比传统路由器更频繁地更新OpenFlow交换机。因此，拓扑发现产生更高的过载，因为所有端口必须线性扫描，这增加了响应时间并且可能施加更高的过载。例如，控制器可以将具有不同优先级的流分类为多个类，其中每个类需要特定的QoS设置，该设置应该在建立时被OpenFlow交换机接收的每个新流单独批准。这种方法可能对大规模网络带来相当大的灵活性和鲁棒性挑战。

第二，集中式模型的简单性可能以控制平面可扩展性为代价。也就是说，对单个节点中的所有功能进行分组需要更多的计算能力、数据存储和吞吐量来传送业务，导致其响应时间降级。例如，随着数据中心和云计算网络的规模不断增加，过度供应机制和负载均衡解决方案都无法解决可扩展性问题。此外，关于硬件限制限制，交换机可能施加更大的可扩展性瓶颈并快速地击中现实生活限制。

第三，在集中式模型中，系统中引入的每个新流的第一个分组必须首先转发到集中式SDN控制器进行检查。控制器确定流hop-byhp的未来路径，并将流表项编程到包括聚合和核心交换机路径上的每个交换机。因此，当要编程新流时，控制器必须联系路径中的所有交换机，这对于大型网络是可扩展性的挑战，并且可能导致流表中的转发状态的数量爆炸，需要粒度流匹配。结果导致额外的等待时间和随着编程的新流的数量增加而出现网络故障的可能性。集中式控制器还可以表示单点故障，这使得网络非常容易受到中断和攻击。此外，控制器设置流的所有属性所需的时间将增加延迟。在任何步骤的任何故障可能导致网络中的不稳定性和收敛问题。

最后，SDN网络变得更加复杂和异构，因为它们被设计为支持多种通信服务并且提供各种功能，例如安全实施、防火墙、网络虚拟化和负载平衡。这些服务需要协调其在控制平面中的活动，以实现复杂的控制目标并维持整个网络的全局视野。然而，难以紧密地协调控制动作并且保持分布式设备之间的网络状态的一致性。例如，可以从从路由协议收集的不一致的拓扑信息生成不一致的路由决策，这可能在网络中创建转发循环和广播风暴，并且涉及严重的性能和正确性问题。

3.2 分布式SDN模型的优缺点

分布式SDN模型旨在消除单点故障，并通过在多个控制器之间共享负载实现网络扩展。分布式SDN控制平面被设计为更灵敏地处理数据中心中的本地网络事件，其中控制器实例共享大量信息以确保细粒度的网络范围的一致性。特别地，对于具有从高容量光纤到带宽有限无线链路的各种网络技术的多域SDN，分布式SDN架构容易适应用户和应用的需求。此外，分布式控制器响应更快、鲁棒性强，并且可以更快更高效地响应全局事件处理。

与分布式SDN模型密切相关的研究工作可以分为三类。第一类专注于提高特定控制器的性能，如Maestro和McNettle[26]。这些控制器利用交换级的并行性来同时处理来自不同交换机的流。第二类解决方案提出分布控制器。 HyperFlow[27]，Onix[28]和Devolved[29]控制器尝试在不同的网络分区之间分配控制平面，同时使用本地选择的事件、分布式哈希表，甚至分布式文件系统之间的会合同步点来支持控制器聚集。

第三类解决方案提出了多层分布式控制器。Kandoo[30]区分两层分层分布式控制器：（1）底层，一组本地非连接的分布式控制器，即，每个管理一个或多个交换机而不知道网络状态。（2）拓扑管理者，保持网络范围状态的逻辑上集中的根控制器。此外，文献[31]中的作者提出了一种基于集群的分布式模型，其中基于网络中的负载来选择主控制器，使得如果负载增加，则主节点可以切换到负载较轻的节点。同样，文献[32]中的作者介绍了由通过东西接口互连的多个控制器实例组成的SDN控制器集群 （SDN Controller Cluster，SCC）。类似地，文献[33]描述了控制器放置问题以如何决定所需的控制器的最佳数量及其如何在SDN网络中放置。

尽管这些解决方案提供分布式SDN模型的能力，但是在未来的SDN中必须解决几个关键挑战，以提高网络的可扩展性和鲁棒性。首先，上述方法需要在所有控制器中具有一致的网络范围视图。此外，控制平面和转发平面之间的映射必须是自动的，而不是当前的静态配置，这可能导致控制器之间的负载分布不均匀。第二，这些方法不能获得整个网络的全局最优视图。此外，找到最佳数量的分布式控制器，当SDN网络的数量增加时，确保SDN网络的线性放大是困难的。最后，大多数这些方法使用本地算法来开发协调协议，其中每个控制器仅需要对在其本地邻域发生的事件做出响应。因此，仍然需要同步整个本地和分布式事件以提供网络的全局视图。?

3.3 面向混合SDN控制架构的发展

为了解决上述每种方法中的限制，有人正在考虑混合SDN体系结构。然而，这项问题的挑战是到底确定多少网络抽象模块，这些模块可以被集中和有效地设计为支持逻辑上集中的控制任务，并且同时提供物理分布式协议。因此，为了得到集中式和分布式结构的优点，需要混合控制平面来实现这种协调。混合SDN模型集中了在具有分布式模型的可扩展性和弹性的集中式模型中管理特定数据流的简单控制的好处。

混合SDN模型需要几个关键组件来协调SDN控制器之间的通信。这些协调器需要标准的接口、机制和策略来在分布式环境中操作并与控制平面交互，并支持高可用性和容错能力。

混合SDN模型可用于提供解决关于分布式协议中属于什么状态，什么状态必须在交换机中保持本地以及什么状态应该被集中的答案。 它可以通过启用高效的资源使用来增强网络性能，因为它可以更精细地调整，并在应用程序级将网络的每个方面自动化。此外，混合SDN模型可以提供管理策略来解决状态同步、安全问题，并且在控制平面过载的情况下实现网络优化。此外，混合SDN部署模型可以允许真正的非中断迁移。 它允许升级现有基础设施，而无需更改整个系统。

4 结语

大多数研究人员认为，当前的互联网架构是不够的，并已达到一个临界点，然而我们的大部分的时间和精力都用于解决现有的缺陷，而不是开发新的想法。为了解决因特网僵化的挑战，研究人员开始集中精力通过打破转发和控制平面实现的紧密集成来重新设计整体架构。因此，主要研究项目集中于SDN架构，以构建和呈现网络的逻辑集中式地图。下一代SDN网络不仅受益于实施的简单性，还受益于维护和更新应用程序也将更容易的事实。

这些研究努力是非常重要的，他们需要发生在整体网络可编程性和可扩展性目标的上下文。虽然OpenFlow是一个突出的SDN实现，它承诺灵活，开放和动态的流传输机制，它也在网络虚拟化，移动性管理，操作方面提出了一系列挑战，这将需要来自研究团体的协调注意其成功和广泛的接受。我们的目标是提出这些挑战，并展示当前的标准化努力。

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SDN:Challenges and Opportunities for Future Internet

WANG Li，LV Gong-hong，PEI Hai-xu
（College of Computer Science，Sichuan University，Chengdu 610065）

Currently many aspects of the classical architecture of the Internet are etched in stone– a so called ossification of the Internet-which has led to major obstacles in IPv6 deployment and difficulty in using IP multicast services.Yet，there exist many reasons to extend the Internet，e.g.，for improving intra-domain and inter-domain routing for high availability of the network,providing end-to-end connectivity for users,and allowing dynamic QoS management of network resources for new applications,such as data center,cloud computing,and network virtualization.To address these requirements,the next-generation architecture for the Future Internet has introduced the concept of Software-Defined Networking (SDN).At the core of this emerging paradigm is the separation and centralization of the control plane from the forwarding elements in the network as opposed to the distributed control plane of existing networks.This decoupling allows deployment of control plane software components(e.g.,OpenFlow controller)on computer platforms that are much more powerful than traditional network equipment(e.g.,switches/routers)while protecting the data and intellectual property of the vendors of such equipment.A critical understanding of this emerging paradigm is necessary to address the multiple challenges in realizing the Future Internet and to resolve the ossification problem of the existing Internet.To address these requirements,surveys existing technologies and the wide range of recent and state-of-the-art projects on SDN followed by an in-depth discussion of the major challenges in this area.

Future Internet;Software-Defined Networking(SDN);OpenFlow

1007-1423（2017）09-0065-09

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.09.017

王丽（1991-），女，山西临汾人，硕士，研究方向为软定义网络

2017-03-16

2017-03-22

吕光宏（1963-），男，四川成都人，教授/博士，研究方向为计算机网络通信

裴海旭（1986-），男，四川成都人，硕士，研究方向为软定义网络