文/翁继东

摘要：软件定义网络是网络发展过程一种全新的网络结构，重新定义了网络设备转发面、控制面板和应用层功能。软件定义网络使得网络设备软件进入到可编程阶段，打破了IP 网络技术发展的局限，改变了现有网络设备技术复杂的现状。本文介绍了软件定义网络关键技术——OpenFlow 技术的发展及其现状，并分析了软件定义网络技术在相关领域的现实应用。

【关键词】软件定义网络 OpenFlow 虚拟

软件定义网络是由斯坦福大学Cleanslate研究小组研究发现的一种新型网络架构，其研究目的是为了解决因不能利用网络大规模流量和各种应用进行实验所出现的问题，研究怎样确保网络安全性、高效性等问题，其核心的OpenFlow 协议。软件定义网络主要原理就是把互联网连接点中数据传输的复杂逻辑简化剥离，从交换机等设备中抽离出来，从而实现通过编辑软件程序对硬件进行数据监控和管理，使对流量实现自我操控的目标。软件定义网络包含了路由器、交换机、软件定义网络控制器以及虚拟网络设备等相关产品，被广泛应用于企业局域网络、校园网络、数据控制中心等领域。

1 软件定义网络的构成

自软件定义网络在2009 年正式提出以来，已有上百家相关企业加入开放网络基金会（ONF）中，根据该组织定义，软件定义网络有基础设施层、控制层和应用层三个层面（图1）。基础设施层以及控制层是虚拟化实现的载体，设备级的虚拟化通过基础设施层得以体现；络及的虚拟化则是通过控制层体现，在这一过程中，软件定义网络首先将整个网络作为一个逻辑的交换机进行操作控制，而后将物理数据根据相关地址和端口划分为若干个虚拟网络，在进行处理。按照传统网络通讯定义，架构图中的方位为“上北下南”，因而在基础设施层和转发层两个阶段之间的端口被称为向南端口，控制层和应用层之间的端口被称为向北端口。在一些软件定义网络架构中应用层和控制层之间还有业务编排层，主要是对软件定义网络中的数据信息进行操控管理，网络和网络间的统一调度并提供出现问题的解决方案。有了软件定义网络的存在，网络通讯中的数据、信息和资源都能得到很好地处理。

2 软件定义网络的关键技术——OpenFlow 是软件定义网络的关键技术，是软件定义网络架构中控制层和转发层之间第一个通讯接口。OpenFlow 可以直接访问网络，并对网络设备转发平面进行控制。如今网络设备的特征表现为封闭、单一、与主机相似，这是由转发层缺少开放端口造成的，而OpenFlow 协议很好地解决了这一问题，OpenFlow 协议能够从网络交换机上将网络控制移动至逻辑集中软件上，该软件是一种控制软件，能有效处理数据信息。OpenFlow 应用于软件定义网络控制软件和网络基础设备的两端接口。根据匹配规则，OpenFlow 以流量的方式来辨别网络通讯量，而SDN 控制软件以动态或者静态的方式编写匹配程序及规则。目前网络之所以能够在用户、应用程序以及会话水平中实时适应变化，是因为OpenFlow可以在网络每一个流的基础上编写程序，以OpenFlow 协议为基础的软件定义网络架构有着非常精确的操作和控制。OpenFlow 协议对推动软件定义网络发展起着重要作用，是目前最为标准的SDN 协议，可以对网络转发平面进行直接操作和控制。网络设备支持OpenFlow 的转发，即便在多个网络供应商的情况下，企业和运营商逐渐引入以OpenFlow为基础的软件定义网络技术也是很容易的。当前许多基础设备供应商都采用了OpenFlow，通过简单的软件升级或固件升级就可以实现。以OpenFlow 为基础的SDN 架构可以同运营商实现基础设备无缝结合，并为SDN 提供最为简单的工作路径。

3 软件定义网络的优势

以OpenFlow 协议为基础的软件定义网络自身有许多优势，对于同一领域的企业而言，SDN 使得企业之间的竞争变得有所差别，OpenFlow 协议符合了如今应用程序动态的、高宽带的特点，使网络可以满足各种业务需求，并且简化企业运营的管理模式。企业可以通过以OpenFlow 协议为基础的SDN 实现集中控制多厂商环境、降低复杂性、提高创新能力、提高网络安全性能、使网络控制更加精细等等功能。除此之外，OpenFlow协议还可以实现更好的用户体验，OpenFlow 协议通过集中网络控制把数据信息传送给更高级别的程序，软件定义网络设备能满足动态的图1用户需求。以OpenFlow 协议为基础的软件定义网络提供了灵活的网络管理结构和网络自动化，为人们开发自动化的操控工具提供便利，减轻了人工工作的负担。有了软件定义软件网络，可以实现只能编写程序以及系统配置来管理应用程序，降低了企业运营成本，提高了企业工作效率。

４ 结语

以OpenFlow 协议为关键技术的软件定义网络通过集中制、转发控制分离的理念改变着网络，以简化网络设备为目标，更加快速、简单地创新网络发展，为新兴产业的发展和技术变革提供了机会。SDN 架构提供了一种全新的网络架构，将传统的网络主干分化为多个多种业务的网络平台。可以预测，未来的网络将会越来越离不开软件技术，这也会推动网络技术的革新与发展。软件定义网络可以将静态网络变为动态而又灵活的程序编写平台，通过虚拟化的网络实现自动化、高度安全的云环境。软件定义网络技术是一个全新的领域，正改变着网络行业的发展，成为网络发展的最新规范。

参考文献

[1] 汪军. 软件定义网络关键技术及其现实[J]. 中兴通讯技术，2013(10).

[2] 张顺淼，邹复民. 软件定义网络研究综述[J]. 计算机应用研究，2013(8).

[3] 周琪. 软件定义网络——网络新范式[J].全球IT 新浪潮，2013(08).

作者单位

四川省电力公司内江供电公司　四川省内江市641000