Описание программно-определяемой сети (SDN) за 5 минут или меньше

SDN считается ключевой технологией для разработки новых сетевых технологий и приложений.

Рост мультимедийного контента, более широкое использование мобильных устройств и спрос на облачные вычисления — все это способствовало возникновению потребности в более гибких и эффективных сетевых архитектурах.

Поскольку эти тенденции привели к непредсказуемым схемам трафика и внезапному увеличению спроса на определенные ресурсы, традиционные сетевые архитектуры с трудом успевали за ними.

Возникла потребность в альтернативной стратегии, поскольку масштабирование сетевой инфраструктуры для обработки этих колебаний может быть очень дорогостоящим и сложным.

SDN была разработана для решения этой проблемы путем отделения плоскости управления от плоскости данных. Это позволяет сети автоматически реконфигурироваться в соответствии с изменяющимися требованиями, повышая общую производительность и эффективность. Давайте разберемся, что это за SDN.

Что такое СДН?

Программно-определяемая сеть (SDN) — это современная сетевая архитектура, которая позволяет администраторам использовать программное обеспечение для определения и управления поведением сетевых устройств, а не настраивать эти устройства по отдельности.

Он часто сочетается с виртуализацией сетевых функций (NFV) для дальнейшего повышения гибкости и экономической эффективности сети. Кроме того, он позволяет централизовать сетевой интеллект, упрощая устранение неполадок и мониторинг сети.

Архитектура SDN

Архитектура SDN обычно включает три основных уровня: плоскость приложений, плоскость управления и плоскость данных.

1. Уровень приложений: это верхний уровень архитектуры SDN, который отвечает за определение желаемого поведения сети. Приложения на этом уровне могут включать инструменты управления трафиком, политики безопасности или наложения виртуальной сети.
2. Уровень управления : уровень управления отвечает за реализацию политик и правил, определенных на прикладном уровне. Обычно он реализуется как центральный контроллер, который взаимодействует с сетевыми устройствами в плоскости данных.
3. Уровень данных или уровень инфраструктуры: этот уровень состоит из физических сетевых устройств, таких как коммутаторы и маршрутизаторы, которые составляют уровень данных. Эти устройства отвечают за пересылку сетевого трафика по сети.

Интерфейсы Northbound и Southbound используются для облегчения связи между различными уровнями архитектуры. Интеграция этих трех уровней позволяет сети работать скоординированным и эффективным образом.

Как работает SDN?

В сети SDN плоскость управления и плоскость данных разделены. Плоскость управления принимает решения о том, как трафик перенаправляется через сеть, а плоскость данных отвечает за пересылку трафика в соответствии с этими решениями.

Плоскость управления реализуется с использованием центрального контроллера, программного приложения, работающего на одном сервере или наборе серверов. Контроллер поддерживает глобальное представление сети и использует это представление для принятия решений о том, как следует пересылать трафик. Это достигается за счет взаимодействия с элементами уровня данных в сети, известными как «элементы пересылки» или «коммутаторы».

Эти коммутаторы в сети SDN обычно являются «открытыми», что означает, что они могут управляться и программироваться внешним программным обеспечением, а не жестко запрограммированы с фиксированным набором правил для пересылки трафика. В результате контроллер может настроить коммутаторы для передачи трафика желаемым образом.

Для управления коммутаторами контроллер связывается с ними с помощью южного API, набора протоколов и интерфейсов, которые контроллер может использовать для отправки инструкций коммутаторам и получения от них информации о состоянии. А контроллер использует северные API-интерфейсы для связи с приложениями и системами более высокого уровня, которым необходимо использовать сеть, например приложениям, работающим в облаке.

Таким образом, контроллер действует как «мозг» сети, принимая решения о том, как следует пересылать трафик, и сообщая об этих решениях коммутаторам, которые действуют как «мускулы» сети, выполняя инструкции, полученные от контроллер и переадресация трафика соответственно.

Особенности SDN

Есть несколько ключевых особенностей SDN, которые отличают ее от традиционных сетевых архитектур:

• Гибкость: изменения в сети можно вносить без физической перенастройки устройств, что позволяет сетевым администраторам быстро реагировать на изменяющиеся требования и обстоятельства.
• Программируемость: можно программно управлять поведением сети с помощью API или других инструментов разработки программного обеспечения. Это упрощает автоматизацию сетевых задач и интеграцию сети с другими системами.
• Абстракция. В архитектуре SDN плоскость управления отделена от плоскости данных, которая перенаправляет трафик. Это помогает инженерам легко изменять работу сети, не затрагивая устройства пересылки трафика.
• Виртуализация: также позволяет виртуализировать сетевые ресурсы, позволяя администраторам создавать виртуальные сети по требованию. Это может быть особенно полезно в средах облачных вычислений, где спрос на сетевые ресурсы может быть очень динамичным.

В дополнение к перечисленным выше функциям основным преимуществом использования SDN является то, что оно позволяет предприятиям моделировать свою физическую сетевую инфраструктуру в программном обеспечении, тем самым снижая общие капитальные затраты (CAPEX) и операционные расходы (OPEX).

Типы архитектур SDN

В целом, для разных типов сетей могут потребоваться разные подходы к SDN.

Например, крупная корпоративная сеть с множеством различных типов устройств и сложной топологией может выиграть от гибридной архитектуры SDN, которая сочетает в себе элементы как централизованной, так и распределенной SDN. И наоборот, централизованная схема SDN может хорошо работать для небольшой сети с меньшим количеством устройств и более простой топологией.

Важно тщательно оценить различные варианты и выбрать архитектуру, которая наилучшим образом соответствует потребностям организации. SDN в основном использует пять различных архитектурных моделей.

№1. Централизованный SDN

В централизованной архитектуре SDN все функции контроля и управления объединены в один центральный контроллер, что позволяет администраторам легко определять и контролировать поведение сети. Тем не менее, это также может создать единую точку отказа.

№ 2. Распределенная SDN

В этом типе архитектуры функции управления распределены между несколькими контроллерами, что повышает надежность, но усложняет управление сетью.

№3. Гибридный SDN

Модель гибридной архитектуры SDN сочетает в себе централизованные и распределенные элементы SDN. Он может использовать централизованный контроллер для одних функций и распределенные контроллеры для других, в зависимости от потребностей сети.

№ 4. Оверлей SDN

В наложенных архитектурах используются технологии виртуальных сетей, такие как VXLAN или NVGRE, для создания логической сети поверх существующей физической сети. Это позволяет администраторам создавать виртуальные сети, которые можно легко создавать, изменять и удалять.

№ 5. Подложка SDN

Базовая архитектура использует существующую сетевую инфраструктуру для поддержки создания виртуальных сетей, которые могут использовать такие технологии, как MPLS или сегментная маршрутизация, для создания виртуальных соединений между устройствами в сети.

Учебные ресурсы

Может быть сложно выбрать лучшие ресурсы для изучения концепций, связанных с SDN, поскольку доступно множество различных вариантов. Итак, может быть полезно попробовать несколько разных ресурсов, чтобы увидеть, какой из них лучше всего подходит для вас.

№1. Ускоренный курс SDN Практика/Практика

Этот курс предлагается на платформе Udemy. Этот курс — отличный способ получить практический опыт программирования сетей на основе SDN и OpenFlow. Он также охватывает множество расширенных концепций OpenFlow, таких как таблица счетчиков (QoS) и групповая таблица (балансировщик нагрузки, анализатор).

Мы настоятельно рекомендуем этот курс всем, кто хочет узнать больше о SDN и различных задействованных технологиях. Для начала этого курса достаточно базовых знаний о сетях.

№ 2. SDN: программно-определяемые сети

В этой книге в основном обсуждаются ключевые технологии и протоколы SDN, включая OpenFlow, OpenStack и ONOS. В нем приводятся подробные примеры того, как эти технологии можно использовать для создания сетей и управления ими.

Предварительный просмотр	Продукт	Рейтинг	Цена
	SDN: Программно-определяемые сети: авторитетный обзор технологий сетевого программирования	Оценок пока нет	40,72 доллара США	Купить на Амазоне

Он также содержит полезные советы по настройке сетей SDN и управлению ими, включая устранение неполадок и вопросы безопасности.

№3. SDN и NFV (упрощенный вариант)

В этой книге представлен всесторонний обзор SDN и NFV, включая их преимущества, технологии и приложения. Он также включает примеры из реальной жизни и тематические исследования, которые помогают проиллюстрировать ключевые моменты и показать, как эти технологии используются в отрасли.

Предварительный просмотр	Продукт	Рейтинг	Цена
	Упрощенные SDN и NFV: визуальное руководство по пониманию программно-определяемых сетей и сетей…		$39,98	Купить на Амазоне

Авторы проделали большую работу по ясным и кратким объяснениям ключевых концепций SDN и NFV, что сделало книгу доступной для читателей с любым уровнем технических знаний.

№ 4. Программно-определяемые сети

Эта книга предлагает подробное введение в SDN с точки зрения людей, внедряющих и использующих эту технологию.

Предварительный просмотр	Продукт	Рейтинг	Цена
	Программно-определяемые сети: системный подход	Оценок пока нет	26,83 долл. США	Купить на Амазоне

Эта книга весьма полезна для понимания всей архитектуры SDN даже для новичков. Также обсуждается, как сеть спроектирована с использованием отраслевых стандартов для масштабируемой среды.

№ 5. SDN и NFV: основы

Это хорошо написанное и увлекательное руководство, которое обеспечивает прочную основу для SDN и NFV и подходит для читателей с любым уровнем технических знаний.

Предварительный просмотр	Продукт	Рейтинг	Цена
	SDN и NFV: основы	Оценок пока нет	$5,08	Купить на Амазоне

Лучший способ узнать о концепциях SDN — получить практический опыт работы с инструментами и технологиями SDN. Вы можете попробовать настроить простую среду SDN, используя такие инструменты, как Mininet и контроллер, такой как RYU, и поэкспериментировать с управлением сетевым трафиком с помощью программного обеспечения.

Подведение итогов

SDN полезен в современной цифровой среде, поскольку делает сеть более гибкой и эффективной.

В традиционных сетях плоскость управления и плоскость данных тесно связаны, а это означает, что изменения в плоскости управления также требуют изменений в плоскости данных. Это может сделать изменение сети трудным и трудоемким, особенно в больших и сложных сетях.

В SDN плоскость управления абстрагируется от плоскости данных, что упрощает программный контроль и оптимизацию поведения сети. Это может быть особенно полезно в средах, где необходимо быстро и легко вносить изменения в сеть, например, в средах облачных вычислений, где рабочие нагрузки могут быть быстро инициализированы и удалены.

Я надеюсь, что эта статья помогла вам узнать о SDN и ее архитектуре.

Вам также может быть интересно узнать о лучших инструментах безагентного мониторинга сети.