網路設備都能虛擬化：SDN軟體定義網路實作白皮書

前言

SDN（Software Defined Networking，軟體定義網路）是目前網路領域的熱點，被業界普遍視作未來網路的演進方向。同時，它還有另外一個綽號——StillDon't kNow ！那麼，SDN 究竟是什麼？它是一項技術？一種網路？一種服務？隨著SDN 日益受到關注，各方參與者都從各自的角度進行了回答，這些答案豐富了SDN 的內涵和外延，同時也為SDN 蒙上了神秘的面紗。

很久以來，網路領域一直存在著一個討論，即底層網路資源如何能更進一步地為上層業務及應用服務，做到資源的靈活排程與隨選發佈。為此，業界曾從通訊技術的角度進行了很多嘗試，但效果並不明顯。而雲端運算、巨量資料等業務的興起，對網路的改造需求越來越迫切，於是，業界開始從IT 的角度看待網路，SDN 就是一個具有代表性的突破。SDN 宣導的標準化控制協定、軟體化網路介面為資源的統一管理、業務的推陳出新提供了極佳地支援，能夠提供給使用者更好的網路體驗，提升了網路的價值。

SDN 秉承著軟體化、IT 化、開放化的理念，正在改變著人們對傳統網路的看法。我們有理由相信它將在未來的網路中擁有越來越重要的地位。同時，SDN是一把「雙刃劍」，如何趨利避害，也是每位參與者必須審慎考慮的問題。

本書的主要內容是我們在多年研究的基礎上對SDN 進行的歸納和整理，其中既包含了對SDN 關鍵技術系統的詳細解讀，還涵蓋了基於開放原始碼軟體的典型SDN 環境架設、豐富的業界進展介紹和SDN 發展趨勢分析。

本書第1 章介紹SDN 技術的概述，闡釋了主流的SDN 架構定義並分析它們的異同，進而論述SDN 的提出背景和目前主要的實現方案類型，並以SDN 層次化架建為基礎，構立了關鍵技術系統，讓讀者能夠了解到SDN 的概貌，為後續深入閱讀奠定基礎。

第2 章至第4 章分別從交換機和控制器南向介面、控制器及其北向介面、應用編排和資源管理等三個層面，全面地剖析了支撐SDN 架構的關鍵技術。除了對相關技術的工作原理進行深入解讀外，還介紹和分析了對應領域的主流開放原始碼技術。

第5 章介紹SDN 的實作案例，包含模擬網路環境架設、虛擬網路裝置部署、典類型資料流分析等環節中的詳細步驟，並重點介紹基於Floodlight 控制器開發SDN 應用的工作流程和注意事項，將有助讀者透過動手實作加深對SDN 的了解。

第6 章和第7 章分別介紹SDN 的應用場景和現狀展望，全面地闡釋在各種應用場景中引用SDN 的策略和方法，介紹SDN 產業現狀及其標準化進展，並深入分析和闡述了SDN 面臨的機遇和挑戰，幫助讀者辨析SDN 的未來方向和發展前景。

在SDN 技術研究和本書的撰寫過程中，我們獲得了中國電信集團公司和中國電信北京研究院的大力支持。SDN 興起伊始，研究院主管就鼓勵我們積極參與SDN 業界的各項活動，並創造各種環境支援我們對相關技術進行研究，為我們深入了解產業進展、快速熟練核心技術提供了很多便利。

希望本書中展現的成果能為讀者呈現出SDN 的全貌，幫助大家撥開SDN 的迷霧、領悟SDN 的真諦，並最後推動SDN 的應用與推廣。

SDN 方興未艾，目前仍處於快速發展之中，因此書中內容難免存在紕漏之處，還請各位專家和讀者不吝賜教。

前言

SDN（Software Defined Networking，軟體定義網路）是目前網路領域的熱點，被業界普遍視作未來網路的演進方向。同時，它還有另外一個綽號——StillDon't kNow ！那麼，SDN 究竟是什麼？它是一項技術？一種網路？一種服務？隨著SDN 日益受到關注，各方參與者都從各自的角度進行了回答，這些答案豐富了SDN 的內涵和外延，同時也為SDN 蒙上了神秘的面紗。

很久以來，網路領域一直存在著一個討論，即底層網路資源如何能更進一步地為上層業務及應用服務，做到資源的靈活排程與隨選發佈。為此，業界曾從通訊技術的角度進行了很多嘗試，但...

Chapter 01 SDN 技術概述
1.1 SDN 定義
1.1.1 ONF SDN 架構定義
1.1.2 ETSI NFV 架構定義
1.1.3 OpenDaylight 開放原始碼專案
1.1.4 SDN 架構的特徵分析
1.2 SDN 發展背景
1.3 SDN 實現方案
1.3.1 以專用介面為基礎的方案
1.3.2 以重疊網路為基礎的方案
1.3.3 以開放協定為基礎的方案
1.3.4 SDN 實現方案分析
1.4 SDN 核心技術
1.4.1 交換機及南向介面技術
1.4.2 控制器及北向介面技術
1.4.3 應用編排和資源管理技術
1.5 本章小結

Chapter 02 SDN 交換機及南向介面技術
2.1 交換機核心技術
2.1.1 交換機工作原理
2.1.2 交換機實現技術
2.2 OpenFlow 交換機標準
2.2.1 OpenFlow v1.0 概述
2.2.2 OpenFlow 標準演進
2.2.3 OpenFlow 問題分析
2.3 OF-CONFIG 設定管理協定
2.3.1 OF-CONFIG v1.0 概述
2.3.2 OF-CONFIG 協定演進
2.4 OVS 交換機實現分析
2.4.1 OVS 交換機工作原理
2.4.2 OVS 交換機核心實現
2.5 本章小結

Chapter 03 SDN 控制器及北向介面技術
3.1 控制器核心技術
3.1.1 南向網路控制技術
3.1.2 北向業務支撐技術
3.1.3 東西向控制器擴充技術
3.2 控制器設計要素
3.3 開放原始碼控制器實現
3.3.1 NOX/POX
3.3.2 Ryu
3.3.3 Floodlight
3.3.4 控制器實現分析
3.4 本章小結

Chapter 04 SDN 應用編排和資源管理技術
4.1 SDN 應用類型和實現技術
4.1.1 資源管理平台
4.1.2 軟體定義的應用發佈
4.2 OpenStack 平台的Quantum 元件分析
4.2.1 OpenStack Quantum 實現原理
4.2.2 OpenStack Quantum 的基本功能
4.3 本章小結

Chapter 05 SDN 網路系統實戰
5.1 SDN 實驗概述
5.2 利用Mininet 架設模擬網路環境
5.2.1 Mininet 模擬網路拓樸
5.2.2 Open vSwitch 的安裝和設定
5.2.3 OpenFlow 資料流程分析
5.3 以Floodlight 為基礎開發SDN 應用
5.3.1 建立程式
5.3.2 增加服務
5.3.3 增加REST API
5.4 Floodlight REST API 開發
5.4.1 撰寫說明
5.4.2 程式範例
5.4.3 常用REST API
5.5 本章小結

Chapter 06 SDN 應用實作和探索
6.1 網路整體概述
6.2 SDN 在資料中心的應用
6.2.1 雲端資料中心的多租戶網路解決方案
6.2.2 Windows Azure 虛擬化網路
6.3 SDN 在骨幹網中的應用
6.4 SDN 在都會區網路邊緣的應用
6.5 SDN 在連線網的應用
6.6 SDN 在IP RAN 中的應用
6.7 SDN 在固網行動融合場景中的應用
6.8 SDN 在企業網路中的應用
6.8.1 企業內部網路拓樸應用場景
6.8.2 大型企業網應用場景
6.9 本章小結

Chapter 07 SDN 產業現狀及展望
7.1 SDN 產業現狀
7.1.1 晶片提供商
7.1.2 裝置和解決方案提供商——傳統裝置廠商
7.1.3 裝置和解決方案提供商——創新公司
7.1.4 網際網路企業和電信業者
7.1.5 開放原始碼專案
7.2 SDN 標準化進展
7.2.1 ONF
7.2.2 ETSI NFV
7.2.3 IETF
7.2.4 ITU-T
7.2.5 CCSA
7.3 SDN 的市場化展望
7.4 SDN 發展展望

Appendix A 參考文獻

Chapter 01 SDN 技術概述
1.1 SDN 定義
1.1.1 ONF SDN 架構定義
1.1.2 ETSI NFV 架構定義
1.1.3 OpenDaylight 開放原始碼專案
1.1.4 SDN 架構的特徵分析
1.2 SDN 發展背景
1.3 SDN 實現方案
1.3.1 以專用介面為基礎的方案
1.3.2 以重疊網路為基礎的方案
1.3.3 以開放協定為基礎的方案
1.3.4 SDN 實現方案分析
1.4 SDN 核心技術
1.4.1 交換機及南向介面技術
1.4.2 控制器及北向介面技術
1.4.3 應用編排和資源管理技術
1.5 本章小結

Chapter 02 SDN 交換機及南向介面技術
2.1 交換機核心技術
2.1...