SDN je považována za klíčovou technologii umožňující vývoj nových síťových technologií a aplikací.
Růst multimediálního obsahu, rostoucí využívání mobilních zařízení a poptávka po cloud computingu, to vše přispělo k potřebě flexibilnějších a účinnějších síťových architektur.
Protože tyto trendy vedly k nepředvídatelným vzorcům provozu a náhlému nárůstu poptávky po konkrétních zdrojích, tradiční síťové architektury se snažily udržet krok.
Bylo zapotřebí alternativní strategie, protože škálování síťové infrastruktury pro zvládnutí těchto fluktuací může být velmi nákladné a komplikované.
SDN byl vyvinut k vyřešení tohoto problému oddělením řídicí roviny od datové roviny. To umožňuje, aby se síť automaticky překonfigurovala tak, aby vyhovovala měnícím se požadavkům a zlepšila její celkový výkon a efektivitu. Pojďme pochopit, o čem toto SDN je.
Table of Contents
Co je SDN?
Software-defined networking (SDN) je moderní síťová architektura, která správcům umožňuje používat software k definování a řízení chování síťových zařízení namísto jejich individuální konfigurace.
Často je spárován s virtualizací síťových funkcí (NFV), aby se zlepšila flexibilita a nákladová efektivita sítě. Umožňuje také centralizaci síťové inteligence, což usnadňuje odstraňování problémů a monitorování sítě.
Architektura SDN
Architektura SDN obvykle zahrnuje tři hlavní vrstvy: aplikační rovinu, řídicí rovinu a datovou rovinu.
Obrazový kredit: Sotirios Goudos
Rozhraní Northbound a Southbound se používají k usnadnění komunikace mezi různými vrstvami architektury. Integrace těchto tří vrstev umožňuje, aby síť fungovala koordinovaně a efektivně.
Jak funguje SDN?
V síti SDN jsou řídicí rovina a datová rovina odděleny. Řídicí rovina rozhoduje o tom, jak je provoz přesměrován přes síť, zatímco datová rovina je odpovědná za přesměrování provozu podle těchto rozhodnutí.
Obrazový kredit: Jun Luo
Řídicí rovina je implementována pomocí centrálního řadiče, softwarové aplikace, která běží na jednom serveru nebo na sadě serverů. Řadič udržuje globální pohled na síť a používá tento pohled k rozhodování o tom, jak má být provoz přesměrován. Dělá to prostřednictvím komunikace s prvky datové roviny v síti, které jsou známé jako „prvky předávání“ nebo „přepínače“.
Tyto přepínače v síti SDN jsou obvykle „otevřené“, což znamená, že mohou být řízeny a programovány externím softwarem, spíše než aby byly pevně zakódovány s pevnou sadou pravidel pro přesměrování provozu. Výsledkem je, že kontrolér může nakonfigurovat přepínače pro přenos provozu požadovaným způsobem.
K ovládání přepínačů s nimi řadič komunikuje pomocí jižního rozhraní API, sady protokolů a rozhraní, které může řadič používat k odesílání pokynů přepínačům a přijímání stavových informací z nich. A řadič používá severní API pro komunikaci s aplikacemi a systémy vyšší úrovně, které potřebují používat síť, jako jsou aplikace běžící v cloudu.
Tímto způsobem se řadič chová jako „mozek“ sítě tím, že rozhoduje o tom, jak by měl být provoz předáván, a sděluje tato rozhodnutí přepínačům, které fungují jako „sval“ sítě a provádějí pokyny přijaté od kontrolor a podle toho přesměrovat provoz.
Vlastnosti SDN
Existuje několik klíčových vlastností SDN, které jej odlišují od tradičních síťových architektur:
- Flexibilita: Změny v síti lze provádět bez fyzického přestavování zařízení, což správcům sítě umožňuje rychle reagovat na měnící se požadavky a okolnosti.
- Programovatelnost: Je možné programově řídit chování sítě pomocí API nebo jiných nástrojů pro vývoj softwaru. To usnadňuje automatizaci síťových úloh a integraci sítě s jinými systémy.
- Abstrakce: V architektuře SDN je řídicí rovina oddělena od datové roviny, která předává provoz. To pomáhá inženýrům snadno změnit, jak síť funguje, aniž by to ovlivnilo přesměrovací dopravní zařízení.
- Virtualizace: Umožňuje také virtualizaci síťových zdrojů a umožňuje správcům vytvářet virtuální sítě na vyžádání. To může být užitečné zejména v prostředích cloud computingu, kde může být poptávka po síťových zdrojích vysoce dynamická.
Kromě výše uvedených funkcí je primární výhodou používání SDN to, že umožňuje podnikům simulovat svou fyzickou síťovou infrastrukturu v softwaru, čímž se snižují celkové kapitálové náklady (CAPEX) a provozní náklady (OPEX).
Typy architektur SDN
Obecně mohou různé typy sítí vyžadovat různé přístupy k SDN.
Například velká podniková síť s mnoha různými typy zařízení a složitou topologií může těžit z hybridní architektury SDN, která kombinuje prvky centralizované i distribuované SDN. Naopak centralizovaný návrh SDN může dobře fungovat pro menší síť s menším počtem zařízení a jednodušší topologií.
Je důležité pečlivě vyhodnotit různé možnosti a vybrat architekturu, která nejlépe odpovídá potřebám organizace. SDN primárně používá pět různých modelů architektury.
#1. Centralizované SDN
V centralizované architektuře SDN jsou všechny funkce řízení a správy sloučeny do jediného centrálního ovladače, který správcům umožňuje snadno definovat a řídit chování sítě. Přesto může také vytvořit jediný bod selhání.
#2. Distribuované SDN
V tomto typu architektury jsou řídicí funkce rozděleny mezi více řídicích jednotek, což zlepšuje spolehlivost, ale činí správu sítě složitější.
#3. Hybridní SDN
Hybridní model architektury SDN kombinuje centralizované a distribuované prvky SDN. V závislosti na potřebách sítě může pro některé funkce používat centralizovaný ovladač a pro jiné distribuované ovladače.
#4. Překryvné SDN
Překryvné architektury využívají technologie virtuálních sítí, jako je VXLAN nebo NVGRE, k vytvoření logické sítě nad existující fyzickou sítí. To správcům umožňuje vytvářet virtuální sítě, které lze snadno vytvářet, upravovat a mazat.
#5. Podkladové SDN
Podkladová architektura využívá stávající síťovou infrastrukturu k podpoře vytváření virtuálních sítí, které mohou využívat technologie jako MPLS nebo směrování segmentů k vytváření virtuálních spojení mezi zařízeními v síti.
Výukové zdroje
Může být náročné vybrat ty nejlepší zdroje pro učení se o konceptech souvisejících s SDN, protože je k dispozici mnoho různých možností. Takže může být užitečné vyzkoušet několik různých zdrojů, abyste zjistili, který je pro vás nejlepší.
#1. SDN Crash Course Praktický/Hand-on
Toto je kurz nabízený na platformě Udemy. Tento kurz je vynikajícím způsobem, jak získat praktické zkušenosti s programováním sítí na bázi SDN a OpenFlow. Pokrývá také řadu pokročilých konceptů OpenFlow, jako je tabulka měřidel (QoS) a tabulka skupin (Load balancer, Sniffer).
Tento kurz vřele doporučujeme každému, kdo se chce dozvědět více o SDN a různých souvisejících technologiích. Pro začátek s tímto kurzem stačí základní síťové znalosti.
#2. SDN: Softwarově definované sítě
Tato kniha pojednává především o klíčových technologiích a protokolech SDN, včetně OpenFlow, OpenStack a ONOS. Poskytuje podrobné příklady toho, jak lze tyto technologie použít k budování a správě sítí.
Poskytuje také užitečné tipy pro nastavení a správu sítí SDN, včetně řešení problémů a úvah o zabezpečení.
#3. SDN a NFV zjednodušené
Tato kniha poskytuje komplexní přehled SDN a NFV, včetně jejich výhod, technologií a aplikací. Obsahuje také příklady z reálného světa a případové studie, které pomohou ilustrovat klíčové body a ukázat, jak se tyto technologie používají v průmyslu.
Autoři odvedli skvělou práci, když jasně a stručně vysvětlili klíčové pojmy SDN a NFV a zpřístupnili knihu čtenářům všech úrovní technických znalostí.
#4. Softwarově definované sítě
Tato kniha nabízí důkladný úvod do SDN z pohledu jednotlivců implementujících a využívajících technologii.
Tato kniha je docela užitečná pro pochopení celé architektury SDN, a to i pro začátečníky. Pojednává také o tom, jak je síť navržena pomocí průmyslových standardů pro škálovatelné prostředí.
#5. SDN a NFV: Základy
Je to dobře napsaná a poutavá příručka, která poskytuje pevný základ v SDN a NFV a je vhodná pro čtenáře všech úrovní technických znalostí.
Nejlepší způsob, jak se dozvědět o konceptech SDN, je získat praktické zkušenosti s prací s nástroji a technologiemi SDN. Můžete zkusit nastavit jednoduché prostředí SDN pomocí nástrojů, jako je Mininet a řadič, jako je RYU, a experimentovat s řízením síťového provozu pomocí softwaru.
Zabalit se
SDN je v dnešním digitálním prostředí užitečné, protože dělá sítě flexibilnější a efektivnější.
V tradičních sítích jsou řídicí rovina a datová rovina těsně propojeny, což znamená, že změny řídicí roviny vyžadují také změny datové roviny. To může ztížit a zdlouhavě změnit síť, zejména ve velkých a složitých sítích.
U SDN je řídicí rovina abstrahována od datové roviny, což usnadňuje ovládání a optimalizaci chování sítě programově. To může být užitečné zejména v prostředích, kde je potřeba rychle a snadno provádět změny v síti, jako například v prostředích cloud computingu, kde lze pracovní zátěž rychle zřídit a zrušit.
Doufám, že vám tento článek pomohl při poznávání SDN a jeho architektuře.
Možná vás také bude zajímat informace o nejlepších nástrojích pro monitorování sítě bez agentů.