5/4/2017，長期以來，廣域網所提供的服務一直存在業(yè)務提供周期比較長和業(yè)務動態(tài)調整不靈活等問題，這不僅嚴重影響了用戶的業(yè)務應用體驗，還制約了運營商的業(yè)務快速發(fā)展。特別是在業(yè)務流量快速增加，對廣域網業(yè)務需求動態(tài)變化頻繁的移動互聯網時代，這個問題更加突出。

互聯網中遇到的問題

隨著互聯網尤其是移動互聯網的快速發(fā)展，基于互聯網以及移動互聯網的業(yè)務應用和用戶規(guī)模呈現出爆發(fā)式增長趨勢，互聯網行業(yè)呈現以下趨勢：業(yè)務應用移動化，平臺云化，視頻業(yè)務暴增，ＯＴＴ業(yè)務應用迅速蔓延等。

各個企業(yè)業(yè)務數字化成為趨勢，企業(yè)IT系統(tǒng)逐步向云中遷移，企業(yè)移動辦公普及；ICT服務提供商紛紛構建云數據中心為各大企業(yè)提供各種云計算業(yè)務服務，云數據中心的鏈路接入更加需要廣覆蓋、高帶寬、低時延、高質量、敏捷的廣域網支撐。

公有云、私有云和混合云的云接入以及云間互連的帶寬需求頻繁變化，需要廣域網業(yè)務更敏捷�；�于云的各種移動業(yè)務應用、大數據尤其是近來快速發(fā)展的物聯網業(yè)務，這些業(yè)務的流量模式變化快速，事前無法預測，網絡流量不均衡更加嚴重，需要廣域網運營更敏捷。各行業(yè)的云應用快速創(chuàng)新和迅速上線，傳統(tǒng)的人工配置模式根本無法滿足云應用的敏捷創(chuàng)新和上線速度，需要廣域網開放API，按需開發(fā)運營。

這些行業(yè)應用趨勢對廣域網的架構、帶寬、性能以及運營提出了更高要求，為適應云時代互聯網業(yè)務新趨勢對廣域網的業(yè)務模式和運營模式轉型的新需求，在廣域網中引入SDN成為當下優(yōu)化廣域網的重要手段。

SDN的特點及架構

作為當下全新的網絡架構技術SDN帶來的本質是控制和轉發(fā)分離，控制和管理的集中化、智能化,其主要特征如下：

1.轉發(fā)與控制分離

轉發(fā)與控制分離，軟件與硬件分離，由分布式控制變?yōu)槎鄠�控制器的相對集中控制，各層之間采用開放的標準接口，采用通用的硬件，硬件只完成必要的轉發(fā)。

2.網絡智能化和管理集中化

路由計算、業(yè)務之間邏輯、數據轉發(fā)等實現集中的管理和調度。實施控制策略軟件化，有利于網絡的智能化、自動化和硬件的標準化。

3.網絡可編程

網絡逐步具備開放可編程能力，可實現自動化管理，網絡更加的靈活，具有靈活的擴張性。

4.業(yè)務定制的軟件化有利于新業(yè)務的測試和快速部署。

5.與NFV技術相對獨立又相互協同，將虛擬網絡功能作為業(yè)務能力進行調用和開放。

業(yè)界廣泛認同的SDN架構


該模型架構分為3層．其中基礎設施層主要由支持0penFlow協議的SDN交換機組成�？刂茖又饕�包含0penFlow控制器及網絡操作系統(tǒng)(network operation system，NOS)�？刂破魇且粋�平臺，該平臺向下可以直接與使用OpenFlow協議的交換機進行會話；向上，為應用層軟件提供開放接口，用于應用程序檢測網絡狀態(tài)、下發(fā)控制策略。位于頂層的應用層由眾多應用軟件構成，這些軟件能夠根據控制器提供的網絡信息執(zhí)行特定控制算法。并將結果通過控制器轉化為流量控制命令，下發(fā)到基礎設施層的實際設備中。

影響SDN技術在廣域網中部署的難題

1.集中控制的安全問題

作為SDN網絡核心的控制器將成為攻擊的重點，需要解決SDN控制器的防攻擊、冗余備份等問題。轉發(fā)設備被多個控制器控制的場景下，可能面臨控制器假冒，轉發(fā)設備資源非法濫用等風險。

2.控制器和轉發(fā)面的性能問題

Openflow協議需專用化的芯片支撐，通用化的芯片性能差，定制芯片成本高，實際當用SDN技術應用困難。

3.端到端控制的協同問題

東西向接口尚未開始標準化，夸廠商控制器通用是難題，當前的協同編排層，僅解決業(yè)務策略下發(fā)，端到端的拓撲發(fā)現和路徑計算難以實現。

SDN在廣域網中應用場景分析

首先，在廣域網多條鏈路之間可實現流量均衡調度[b]

在廣域網上，由于用戶的分布不均、各業(yè)務并發(fā)特性不同等原因，經常存在流量不均衡現象，廣域網鏈路目的端通常是城域網或者是云IDC，其用戶規(guī)模及業(yè)務數量存在巨大的差異，幾條鏈路上容易出現流量不均衡情況，嚴重時部分鏈路接近擁塞而其余的鏈路還處于輕載狀況，這種情況經常發(fā)生在傳輸網的一級干線、二級干線以及云IDC之間的互聯鏈路上。

鏈路流量不均衡的情況涉及路由問題、具體業(yè)務應用層以及鏈路的質量等諸多復雜的問題，同時，在云計算、大數據、移動互聯網快速普及應用時代，流量的瞬間動態(tài)變化極快，要進行人工干預是不可行的，因此一直是困擾運營商建設運維技術人員的難題。

在廣域網上引入SDN智能化管理器，利用 SDN 智能化全局管控的能力實時收集廣域網中各條鏈路的狀態(tài)信息，來監(jiān)控網絡狀態(tài)，計算鏈路的利用率及帶寬使用情況，動態(tài)的從交換機、路由器中獲取網絡狀態(tài)，為數據包計算出最優(yōu)的、無碰撞的路徑，并動態(tài)的調整路由以避免網絡擁塞，從而實現廣域網傳輸鏈路流量的負載均衡。同時還可以利用 SDN 智能化管理，動態(tài)地改變帶寬，加速廣域網鏈路數據的傳輸。

[b]其次，利用SDN可優(yōu)化廣域網鏈路利用率

目前，根據通信端到端的網絡峰值預測路徑和通道網絡帶寬。交換機、路由器的容量靜態(tài)固定，根據路由器上行鏈路失效來重組路由，路徑選擇會出現重復，資源出現競爭，導致重試和再次失效。網絡利用率通常小于 30%。

利用SDN改進后，具備網絡需求和網絡組織的全局視圖，可對所有流量計算出最佳最明確的路徑，確定數據包的網絡行為，從而減少保護性帶寬的需要，一旦出現故障，可根據錯誤導向，改變到另一張預先計算好的網絡路徑。更高的網絡利用率和更快的網絡收斂，只需少量的資源即可獲得更高的網絡質量，網絡利用率可穩(wěn)定在70% 以上。

在骨干網中有諸多的業(yè)務需要按需動態(tài)地提供網絡能力，如云數據中心之間平時估計需要的帶寬不要太大就能支撐日常的業(yè)務運行，但是當有如虛擬機遷移，存儲數據復制等業(yè)務時就需要很大帶寬才能滿足業(yè)務需要，兩個IDC之間就需要隨時間動態(tài)調整之間的網絡流量帶寬。

傳統(tǒng)模式是根據IDC之間端到端流量的峰值，來設計固定速率的網絡帶寬，從而導致了嚴重低下的帶寬利用率；而引入SDN后，通過在網格交匯節(jié)點中加入基于OpenFlow的交換機，云服務平臺根據需求，通過SDN的控制層，隨時隨地對網絡流量帶寬容量進行重新分配，從而保證網絡帶寬的性能。相對于傳統(tǒng)預留空間方式，新模式為關鍵的通信事務節(jié)省約65%左右的容量。

在廣域網中可實現多層次的網絡管理，采用 SDN 前，IP 網絡與傳輸網絡分離，網絡需通過不同的工具和不同的技術組合進行管理。采用 SDN 后，以統(tǒng)一集中、最優(yōu)化為驅動力對流量進行控制，使得流量在網絡上流轉總是恰到好處；網絡傳輸變?yōu)閯討B(tài)，主要通過 IP 進行交互；對與網絡流量的優(yōu)化，SDN 會有選擇性地切入，通過重新配合和連接新網絡端口來增加帶寬，提升性能，減少傳統(tǒng)網絡割接帶來的影響。

最后，利用SDN可有效提升廣域網的服務質量

目前廣域網的服務內容、應用系統(tǒng)、服務層與網絡緊耦合，移動網、WiFi網絡、固定寬帶等不同領域的網絡緊耦合，資源利用率低或性能差。

利用SDN改進后，控制層具有全局的網絡組織視圖，并可把該信息提供給應用服務層，同時可在用戶端與IDC 及具體服務器之間，選擇最佳鏈路。只需少量的資源即可獲得更高的服務質量，聚合多種技術來提供服務，優(yōu)化了如 QoS 、能耗、利用率等多個方面的性能。

在感知網絡中服務器負載均衡這中應用場景，目前，服務器負載均衡方式是從服務器集群中，根據服務器的可用性和當前資源利用率，選擇服務器分擔負載，而不考慮網絡因素，這樣會導致所選服務器是空閑的，但網絡路徑擁塞。 使用 SDN 后，可以通過感知網絡負載的應用以及 SDN 控制器， 選擇一條擁有足夠容量的網絡路徑，從而實現端到端的負載均衡，該場景特別適用于對時延敏感的業(yè)務，使其獲得更好的業(yè)務響應時間，有效提升用戶的業(yè)務體驗。

現階段，在廣域網中全面部署SDN還不太現實，SDN標準尚未統(tǒng)一，針對廣域網的需求缺乏體系化標準化，可使用的主流廠家解決方案差異性大，私有協議多，跨廠家互通難度大，現階段只能結合特定的需求選擇特定的廠商SDN控制器，隨著SDN技術的不斷完善，在廣域網中引入SDN技術應用將會全面展開，廣域網的性能必定會得到很好的優(yōu)化，會更好的為當下快速發(fā)展的云計算、大數據、物聯網等業(yè)務應用提供更加良好的服務。

作者系 陜西聯通 席曉