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SDN是在2009年左右出现的一种新型网络结构#xff0c;它将数据层面与控制层面分离#xff0c;使用中央控制器完成网络的操作和管理#xff0c;并通常采用OpenFlow协议作为其核心通信协议#xff0c;拥有着集中式控制、可编程、部署灵活性和数据层面与控制层面相互…直接理解
SDN是在2009年左右出现的一种新型网络结构它将数据层面与控制层面分离使用中央控制器完成网络的操作和管理并通常采用OpenFlow协议作为其核心通信协议拥有着集中式控制、可编程、部署灵活性和数据层面与控制层面相互分离等多种优势。并且作为一种新型的网络结构其通信协议、三层体系结构和仿真实验都非常有意思。
SDN体系结构
典型的SDN架构定义如下图所示。 SDN体系结构由下到上分别为转发层又称为基础设施层、控制层和业务层又称为应用层。其中转发层表示网络底层的物理转发设备维护着流表结构数据流中的分组则按照流表中的规则进行转发中间的控制层集中维护和控制网络的各种状态并负责流表的生成、配置和维护同时需要为业务层提供易用的北向接口最上面的业务层根据不同的应用需求来实现不同功能的应用程序。控制层通过南向接口例如OpenFlow协议与转发层进行通信并获取转发层的网络设备的信息控制层与业务层之间由可扩展的北向接口完成交互北向接口由各个控制器的Rest API提供并允许开发者根据实际网络需求开发。
在SDN体系结构中开发者能够获取转发层中网路设备的实时状态信息通过调用控制层的北向Rest API接口编程实现不同功能的应用程序最后通过控制器和南向接口OpenFlow以流表的形式下发到网络设备中从而完成网络的配置。
OpenFlow协议介绍
OpenFlow协议是SDN架构中第一个定义在控制层和转发层之间的标准通信接口基于OpenFlow的SDN技术可以使开发者动态管理网络拓扑结构。
最常见的OpenFlow流表主要由三个部分组成匹配域Match Fields、计数器域Counters和指令域Instructions如下图所示。 1匹配域如下图所示一共包含12个域每个域内包含一个值分别对应TCP/IP体系结构中
一层物理层中入端口Ingress Port二层数据链路层中源MAC地址Ether source、目的MAC地址Ether dst、以太网类型EtherType、VLAN标签VLAN id、VLAN优先级VLAN priority三层网络层中源IPIP src、目的IPIP dst、IP协议字段IP proto、IP服务类型IP ToS bits四层传输层中TCP/UDP源端口号TCP/UDP src port、 TCP/UDP目的端口号TCP/UDP dst port。
2计数器域可以用来统计每个端口、每条流、每张表和每个队列上的流量信息。
3指令域为每条流表项对应的行动表示对匹配该流表项处理方法其中可以有0或者多个行动。若一条流表项的指令域为空则默认操作是丢弃数据包。若一个流表项的指令域内有多个行动则按照行动的优先级顺序执行。行动分为必选行动和可选行动必选行动中包括转发或者丢弃可选行动中则包括按照传统交换机处理、泛洪除去入端口、入队和修改匹配域等。 如上图所示数据包匹配流程当数据包到达后从流表中的第一个流表项开始匹配若有匹配域相符合的流表项接着更新该条流表项对应的统计数据然后根据流表项对应指令域内的指令进行相应操作若没有流表项被成功匹配则转发给控制器请求进一步处理。
基于OpenFlow的SDN工作流程
上图为基于OpenFlow的SDN工作流程 1 终端PC机向网络中发送一系列数据包 2 数据包到达OpenFlow交换机若交换机中无匹配的流表则通过第2步向控制器发送Packet-In消息请求控制器下发处理流表若交换机中有匹配的流表则直接执行第4步 3 控制器下发流表或Packet-Out消息到交换机中 4 交换机根据流表的信息将数据包转发到下一个交换机中 5 交换机若有匹配流表执行第7步若无匹配流表执行类似第2步 6 类似第3步 7 交换机转发数据包到另一个终端PC机。
对比理解
https://www.zhihu.com/question/20279620
参考链接 http://archive.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf http://www.opendaylight.org/ https://www.opennetworking.org/sdn-resources/sdn-definition/ 本文部分转自http://blog.nsfocus.net/software-defined-network-sdn/ 如果您需要了解更多内容可以加入QQ群570982169直接询问010-68438880
