Software-Defined Networking (SDN) を 5 分以内で説明

公開: 2023-01-09

SDN は、新しいネットワーク テクノロジとアプリケーションの開発を可能にする重要なテクノロジであると考えられています。

マルチメディア コンテンツの成長、モバイル デバイスの使用の増加、およびクラウド コンピューティングの需要はすべて、より柔軟で効率的なネットワーク アーキテクチャの必要性に貢献しています。

これらの傾向により、トラフィック パターンが予測不能になり、特定のリソースに対する需要が急激に増加するため、従来のネットワーク アーキテクチャは追いつくのに苦労しています。

これらの変動に対処するためにネットワーク インフラストラクチャを拡張することは、非常にコストがかかり複雑になる可能性があるため、代替戦略が必要でした。

SDN は、コントロール プレーンをデータ プレーンから分離することでこの問題を解決するために開発されました。 これにより、変化する需要に合わせてネットワーク自体を自動的に再構成できるようになり、全体的なパフォーマンスと効率が向上します。 この SDN とは何かを理解しましょう。

SDNとは？

SDNとは

ソフトウェア定義ネットワーク (SDN) は、管理者がネットワーク デバイスを個別に構成するのではなく、ソフトウェアを使用してネットワーク デバイスの動作を定義および制御できる最新のネットワーク アーキテクチャです。

多くの場合、ネットワーク機能仮想化 (NFV) とさらに組み合わせて、ネットワークの柔軟性と費用対効果を向上させます。 また、ネットワーク インテリジェンスを一元化できるため、ネットワークのトラブルシューティングと監視が容易になります。

SDNのアーキテクチャ

通常、SDN アーキテクチャには、アプリケーション プレーン、コントロール プレーン、データ プレーンの 3 つの主要なレイヤーが含まれます。

sdn-アーキテクチャ-1
画像著作権: Sotirios Goudos
  1. アプリケーション層:これは SDN アーキテクチャの最上位層であり、ネットワークの望ましい動作を定義する役割を果たします。 このレイヤーのアプリケーションには、トラフィック エンジニアリング ツール、セキュリティ ポリシー、または仮想ネットワーク オーバーレイが含まれる場合があります。
  2. 制御層:制御層は、アプリケーション層で定義されたポリシーとルールの実装を担当します。 これは通常、データ プレーン内のネットワーク デバイスと通信する中央コントローラとして実装されます。
  3. データ プレーンまたはインフラストラクチャ レイヤー:このレイヤーは、データ プレーンを構成するスイッチやルーターなどの物理ネットワーク デバイスで構成されます。 これらのデバイスは、ネットワークを介してネットワーク トラフィックを転送する役割を果たします。

Northbound および Southbound インターフェイスは、アーキテクチャの異なるレイヤー間の通信を容易にするために使用されます。 これらの 3 つの層を統合することで、ネットワークは調整された効率的な方法で動作することができます。

SDN の仕組み

SDN ネットワークでは、コントロール プレーンとデータ プレーンが分離されています。 コントロール プレーンはネットワークを介してトラフィックを転送する方法を決定し、データ プレーンはそれらの決定に従ってトラフィックを転送します。

SDN-divides-the-control-plane-from-the-data-plane
画像著作権: Jun Luo

コントロール プレーンは、単一のサーバーまたは一連のサーバー上で実行されるソフトウェア アプリケーションであるセントラル コントローラーを使用して実装されます。 コントローラは、ネットワークのグローバル ビューを維持し、このビューを使用してトラフィックの転送方法を決定します。 これは、「転送要素」または「スイッチ」と呼ばれるネットワーク内のデータ プレーン要素と通信することによって行われます。

SDN ネットワーク内のこれらのスイッチは通常「オープン」です。つまり、トラフィックを転送するための一連の固定ルールをハードコーディングするのではなく、外部ソフトウェアによって制御およびプログラムできます。 その結果、コントローラはスイッチを構成して、トラフィックを目的の方法で送信できます。

スイッチを制御するために、コントローラーはサウスバウンド API を使用してスイッチと通信します。これは、コントローラーがスイッチに命令を送信し、スイッチからステータス情報を受信するために使用できる一連のプロトコルとインターフェイスです。 また、コントローラーはノースバウンド API を使用して、クラウドで実行されているアプリケーションなど、ネットワークを使用する必要がある上位レベルのアプリケーションやシステムと通信します。

このように、コントローラはネットワークの「頭脳」として機能し、トラフィックの転送方法を決定し、それらの決定をスイッチに伝達します。スイッチはネットワークの「筋肉」として機能し、コントローラから受け取った指示を実行します。それに応じてトラフィックを転送します。

SDNの特徴

SDN には、従来のネットワーク アーキテクチャとは異なる主な機能がいくつかあります。

  • 柔軟性:デバイスを物理的に再構成することなくネットワークを変更できるため、ネットワーク管理者は進化する要件や状況に迅速に対応できます。
  • プログラマビリティ: API やその他のソフトウェア開発ツールを使用して、ネットワークの動作をプログラムで制御できます。 これにより、ネットワーク タスクを自動化し、ネットワークを他のシステムと統合することが容易になります。
  • 抽象化: SDN アーキテクチャでは、コントロール プレーンはトラフィックを転送するデータ プレーンから分離されます。 これにより、エンジニアは、転送トラフィック デバイスに影響を与えることなく、ネットワークの動作方法を簡単に変更できます。
  • 仮想化:ネットワーク リソースの仮想化も可能で、管理者は必要に応じて仮想ネットワークを作成できます。 これは、ネットワーク リソースの需要が非常に動的になる可能性があるクラウド コンピューティング環境で特に役立ちます。

上記の機能に加えて、SDN を使用する主な利点は、企業が物理ネットワーク インフラストラクチャをソフトウェアでシミュレートできるため、全体的な設備投資 (CAPEX) と運用費用 (OPEX) を削減できることです。

SDN アーキテクチャの種類

一般に、ネットワークのタイプが異なれば、SDN へのアプローチも異なります。

たとえば、多くの異なるタイプのデバイスと複雑なトポロジを持つ大規模なエンタープライズ ネットワークは、集中型 SDN と分散型 SDN の両方の要素を組み合わせたハイブリッド SDN アーキテクチャからメリットを得ることができます。 逆に、一元化された SDN 設計は、デバイスが少なく、トポロジが単純な小規模なネットワークに適している場合があります。

さまざまなオプションを慎重に評価し、組織のニーズに最適なアーキテクチャを選択することが重要です。 SDN は、主に 5 つの異なるアーキテクチャ モデルを使用します。

sdn タイプ

＃1。 一元化された SDN

集中型 SDN アーキテクチャでは、すべての制御および管理機能が 1 つの中央コントローラーに統合されているため、管理者はネットワークの動作を簡単に定義および制御できます。 それでも、単一障害点を作成する可能性もあります。

＃2。 分散型 SDN

このアーキテクチャ タイプでは、制御機能が複数のコントローラに分散され、信頼性が向上しますが、ネットワークの管理がより複雑になります。

＃3。 ハイブリッド SDN

ハイブリッド SDN アーキテクチャ モデルは、集中型と分散型の SDN 要素を組み合わせたものです。 ネットワークのニーズに応じて、一部の機能には集中型コントローラを使用し、他の機能には分散型コントローラを使用する場合があります。

＃4。 オーバーレイ SDN

オーバーレイ アーキテクチャは、VXLAN や NVGRE などの仮想ネットワーク テクノロジを使用して、既存の物理ネットワーク上に論理ネットワークを作成します。 これにより、管理者は、簡単に作成、変更、および削除できる仮想ネットワークを作成できます。

＃5。 アンダーレイ SDN

アンダーレイ アーキテクチャは、既存のネットワーク インフラストラクチャを利用して、MPLS やセグメント ルーティングなどのテクノロジを使用してネットワーク内のデバイス間に仮想リンクを作成する仮想ネットワークの作成をサポートします。

学習リソース

さまざまなオプションが利用できるため、SDN 関連の概念を学習するための最適なリソースを選択するのは難しい場合があります。 そのため、いくつかの異なるリソースを試して、どれが最適かを確認すると役立つ場合があります.

＃1。 SDN クラッシュ コース 実践的/ハンズオン

これは、Udemy プラットフォームで提供されるコースです。 このコースは、SDN および OpenFlow ベースのネットワーク プログラミングの実践的な経験を積む優れた方法です。 また、メーター テーブル (QoS) やグループ テーブル (ロード バランサー、スニファー) など、さまざまな高度な OpenFlow の概念もカバーしています。

sdn1

このコースは、SDN と関連するさまざまなテクノロジについてさらに学びたい方に強くお勧めします。 このコースを開始するには、基本的なネットワークの知識だけで十分です。

＃2。 SDN: ソフトウェア定義ネットワーク

この本では、主に、OpenFlow、OpenStack、ONOS など、SDN の主要なテクノロジとプロトコルについて説明します。 これらのテクノロジーを使用してネットワークを構築および管理する方法の詳細な例を提供します。

プレビュー製品評価価格
SDN: Software Defined Networks: An Authoritative Review of Network Programmability Technologies SDN: Software Defined Networks: An Authoritative Review of Network Programmability Technologies 評価はまだありません$40.72 アマゾンで購入

また、トラブルシューティングやセキュリティの考慮事項など、SDN ネットワークの設定と管理に役立つヒントも提供します。

＃3。 SDN と NFV の簡素化

この本は、SDN と NFV の利点、テクノロジ、およびアプリケーションを含む包括的な概要を提供します。 また、重要なポイントを説明し、これらのテクノロジが業界でどのように使用されているかを示すのに役立つ実際の例とケース スタディも含まれています。

プレビュー製品評価価格
SDN と NFV の簡素化: ソフトウェア定義ネットワークとネットワーク機能の仮想化を理解するためのビジュアル ガイド SDN と NFV の簡素化: ソフトウェア定義ネットワークとネットワークを理解するためのビジュアルガイド… $39.98 アマゾンで購入

著者は、SDN と NFV の主要な概念を明確かつ簡潔に説明するという素晴らしい仕事をしており、あらゆるレベルの技術的専門知識を持つ読者がこの本にアクセスできるようになっています。

＃4。 ソフトウェア定義ネットワーク

本書は、SDN を実装し、利用する個人の視点から、SDN を徹底的に紹介したものです。

プレビュー製品評価価格
Software-Defined Networks: システム アプローチ Software-Defined Networks: システム アプローチ評価はまだありません$26.83 アマゾンで購入

この本は、初心者でも SDN アーキテクチャ全体を理解するのに非常に役立ちます。 また、スケーラブルな環境のために業界標準を使用してネットワークを設計する方法についても説明します。

＃5。 SDN と NFV: 要点

これは、SDN と NFV の強固な基盤を提供する、よく書かれた魅力的なガイドであり、あらゆるレベルの技術的専門知識を持つ読者に適しています。

プレビュー製品評価価格
SDN と NFV: 要点 SDN と NFV: 要点評価はまだありません$5.08 アマゾンで購入

SDN の概念を学ぶ最善の方法は、SDN のツールとテクノロジを実際に操作して体験することです。 Mininet などのツールと RYU などのコントローラーを使用して簡単な SDN 環境をセットアップし、ソフトウェアを使用してネットワーク トラフィックを制御することを試すことができます。

まとめ

SDN は、ネットワーキングをより柔軟かつ効果的にするため、今日のデジタル環境に役立ちます。

従来のネットワークでは、コントロール プレーンとデータ プレーンは緊密に結合されています。つまり、コントロール プレーンを変更すると、データ プレーンも変更する必要があります。 これにより、特に大規模で複雑なネットワークでは、ネットワークの変更が困難になり、時間がかかります。

SDN を使用すると、コントロール プレーンがデータ プレーンから抽象化されるため、プログラムによるネットワークの動作の制御と最適化が容易になります。 これは、ワークロードを迅速にプロビジョニングおよびプロビジョニング解除できるクラウド コンピューティング環境など、ネットワークにすばやく簡単に変更を加える必要がある環境で特に役立ちます。

この記事が、SDN とそのアーキテクチャについて学ぶのに役立つことを願っています。

また、最適なエージェントレス ネットワーク監視ツールについて学ぶことにも興味があるかもしれません。