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SDN南向協議是什么?SDN南向協議簡介

發布時間:2021-04-29 13:43:59來源:重構網絡-SDN架構與實現作者:大V閱讀:

[導讀]: 在SDN架構中,網絡的控制平面和數據平面相互分離,并通過南向協議進行通信,使得邏輯集中的控制器可以對分布式的數據平面進行編程控制。南向協議提供的可編程能力是當下SDN可編...

在SDN架構中,網絡的控制平面和數據平面相互分離,并通過南向協議進行通信,使得邏輯集中的控制器可以對分布式的數據平面進行編程控制。南向協議提供的可編程能力是當下SDN可編程能力的決定因素,所以南向協議是SDN最核心、最重要的接口標準之一。

SDN南向協議嘗試為網絡數據平面提供統一的、開放的和具有更多編程能力的接口,使得控制器可以基于這些接口對數據平面設備進行編程控制,指導網絡流量的轉發等行為。根據南向協議提供的可編程能力可以將SDN南向協議分為狹義SDN南向協議和廣義SDN南向協議兩大類。

狹義的SDN南向協議具有對數據平面編程的能力,可以指導數據平面設備的轉發操作等網絡行為,典型的SDN南向協議有Openflow協議等。OpenFlow協議可以通過下發流表項來對數據平面設備的網絡數據處理邏輯進行編程,從而實現可編程定義的網絡。所以狹義SDN南向協議的關鍵在于是否具有確切的數據平面可編程能力。

根據此定義, POF協議/架構和P4語言/協議也可以歸類到SDN狹義南向協議的范疇,但由于這兩者比SDN南向協議有更通用的抽象能力,其能力范圍已經超越了狹義SDN南向協議的定義,所以并不能簡單地歸類到狹義SDN南向協議。POF不僅可以實現軟件定義的網絡數據處理,而且還可以實現軟件定義的網絡協議解析。即POF可以實現對數據平面協議解析過程和數據處理過程兩部分的軟件定義,擁有數據平面編程能力,支持協議無關的轉發,是完全可編程的南向協議。而OpenFlow僅支持通過軟件定義網絡數據的處理邏輯,無法對數據平面數據解析邏輯進行編程,所以當需要支持新網絡協議時,就暴露出抽象能力不足的缺點。類似的, P4也是一個可對數據解析邏輯和數據處理邏輯編程的語言或者框架. P4不僅是一個SDN南向協議,還是一門網絡編程語言,即可以通過P4協議對底層交換機進行編程控制。因為P4的范圍超越了純粹的SDN南向協議,包涵了網絡編程語言的概念,所以將其放在完全可編程南向協議部分介紹。本質上, POF和P4更準確的歸類應該是完全可編程的通用抽象模型,因為它們同時支持數據平面和控制平面的軟件定義。但本章側重點在南向協議的介紹,所以將兩者歸類為完全可編程的南向協議。

SDN南向協議是什么?SDN南向協議簡介

廣義的SDN南向協議主要分為三種類型。第一種是僅具有對數據平面配置能力的南向協議:第二種是應用于廣義SDN,具有部分可編程能力的協議;第三種是本來就存在,其應用范圍很廣,不限于應用在SDN控制平面和數據平面之間傳輸控制信令的協議。

第一種網絡設備配置類型協議的代表有OF—ConfigOVSDB和NET—CONF等協議。目前,這些南向協議已經被OpenDaylight等許多SDN控制器支持。然而,它們只是能對網絡設備的資源進行配置,無法指導數據交換。不過,這些協議應用于SDN控制器和數據交換設備之間,所以也屬于SDN南向協議范疇。配置型南向協議是Openflow等狹義SDN南向協議的補充,完成對設備資源的配置。

第二種廣義的SDN南向協議是應用于廣義SDN架構的南向協議,比如應用于ACI架構的OpFlex協議。在ACI架構中,數據平面設備依然保留了很多控制邏輯,甚至更智能,依然負責數據轉發等功能,但支持遠程控制器通過OpFlex協議來下發策略,指導數據轉發設備去實現某一個網絡策略。然而, OpFlex是聲明式控制(Declarative Control)的協議,其只傳輸網絡策略,并不規定實現網絡策略的具體方式,具體實現方式由底層設備實現。在這種情況下, OpFlex具有可編程能力,但是僅擁有很弱的編程能力,無法做到更細致粒度的調度和控制,所以筆者將其歸類到廣義的SDN南向協議中。

第三種廣義SDN南向協議是可應用于SDN的南向協議,其代表有PCEP和XMPP兩者本質上都具有可編程能力,但均不是專門為SDN而設計的,而是本來就存在,只是被應用在SDN框架中。PCEP最初被廣泛用于TE領域,在SDN出現之后,經常被應用在SDN框架中,所以本章將其歸類為廣義SDN南向協議,而XMPP可被應用于許多場景,如網絡聊天等,其被應用于SDN只是因為其功能適合攜帶南向數據。所以,本章將XMPP歸類到廣義SDN南向協議中。

根據以上的分類,本章后續內容將依次介紹狹義的SDN南向協議、廣義的SDN南向協議和完全可編程的SDN南向協議。目前為止,南向協議的標準尚未統一,而這個標準之戰也正在愈演愈烈,所以本章末尾將介紹SDN南向協議標準競爭的現狀,從而讓讀者對SDN南向協議有全面的了解。

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