SDN和OpenFlow技术架构分析.docx

? ? ? ? ? ? ? ? SDN和OpenFlow架构分析 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????? OpenFlow定义了OpenFlow 交换机和OpenFlow控制器之间的通信接口和消息协议，可以把OpenFlow视为基于SDN 的控制器和交换接口的一种实现方案。基本的转发单元是OpenFlow交换机，通过OpenFlow协议和接口完成访问。OpenFlow基于流的SDN 体系结构要求额外的转发表记录、缓存空间和统计计数器，在传统的采用专用IC 芯片(ASIC)的交换机中实现起来并不十分容易。 ?????? ?在OpenFlow网络中，有两种类型的交换机：混合型的(可启用OpenFlow)和纯粹型的(只支持OpenFlow)，混合型的交换机除了传统的操作和协议(二层、三层交换)，还支持OpenFlow。纯粹型的OpenFlow 交换机不具有传统特性或板级的控制，完全依赖控制器的转发决策。目前市场上的大部分商用交换机都是混合型的。由于OpenFlow交换机通过一个开放接口(基于TCP 的TLS会话)进行控制，维持这个连接的可用性和安全性是很重要的。 ? ?????? ?斯坦福大学提出的OpenFlow的参考实现其发布的软件包还包括一些其他软件，如一个简单的控制器程序controller，可以连接若干个OpenFlow 交换机；一个Wireshark解析器能够对OpenFlow协议进行解码。下图描述了OpenFlow参考交换机、接口、三种消息类型(控制器到交换机的消息、异步消息和对称的消息)及其子类型。控制器到交换机的消息由控制器发起，可以要求交换机响应，也可以不要求交换机响应。 ?????? 控制器到交换机的消息 ?????? 消息用来直接用于对交换机的状态进行管理和检查，包括Features、Configuration、Modifystate、Read State、Queuequery、Send packet和Barrier消息等。 ?????? 异步消息 ?????? 异步消息由交换机发起，用于向控制器通告新的网络事件和交换机状态的变化。交换机通过向控制器发送异步消息，可以通告数据包的到达、流记录的清除、端口状态的变化，或者错误的发生。 ?????? 对称消息 ?????? 对称消息既可以由交换机主动发送，也可以由控制器主动发送，根据OpenFlow 协议的定义，对称消息有以下三种类型。hello 消息、echo 请求和应答、厂商消息。在包含了用户空间处理和内核模块的OpenFlow 参考实现方案中，echo 请求和应答是在内核模块 中实现的。这种设计提供了更准确的端到端的延迟定时。 ? ?????? OpenFlow硬件实现 ?????? OpenFlow 硬件实现是主要、早期的SDN推动技术，也是目前在商用网络硬件中得到实现的SDN技术。下面列出了目前市场上的商用OpenFlow硬件交换机、制造商，及其实现的OpenFlow 的版本。 ?????? OpenFlow基于软件的交换机 ?????? 目前已有一些OpenFlow软件交换机可供使用，包括可作为OpenFlow 实验平台的软件交换机， 还有用于开发和测试OpenFlow 网络应用的软件交换机。下面简单介绍一些现有的软件交换机，以及它们所支持的编程语言和OpenFlow 标准： ?????? ● Open vSwitch: 这是一个具有产品级质量的多层虚拟交换机，使用Apache 2.0 许可。该设计在支持标准的网管接口和协议(如NetFlow、sFlow、OpenFlow、OVSDB 等)的同时，还能够通过可编程接口的扩展实现网络的自动化运维管理。 ?????? ● Indigo: 这是一个开源的 OpenFlow 实现方案，运行于物理交换机之上，能够利用以太网交换机专用ASIC 芯片的硬件特性，以线速运行OpenFlow。该方案基于斯坦福大学的OpenFlow 参考实现方案。 ?????? ● LINC: 这是一个由 FlowForwarding 主导的开源项目，是基于OpenFlow1.2 和1.3.1 版本的一个实现方案， 遵循Apache 2 许可。LINC 架构采用流行的商用x86 硬件，可运行于多种平台上， 如Linux、Solaris、Windows、MacOS，在Erlang 运行环境的支持下，还可以运行于FreeBSD 平台。 ?????? ● Pantou(OpenWRT): 这个实现方案可以把商用的无线路由器或无线接入点设备变为一个支持OpenFlow的交换机。它把OpenFlow 作为OpenWrt 上面的一个应用来实现。Pantou 基于所发布的BackFire O