構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)：SDN與NFV的區(qū)別與聯(lián)系

經(jīng)常聽到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和設(shè)備商提到SDN和NFV，稱其為構(gòu)建未來5G網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。那么這兩種技術(shù)究竟是什么，又有什么區(qū)別與聯(lián)系呢?

SDN是什么?

SDN，即軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network)，是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)方式，其核心思想是將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制面與數(shù)據(jù)面分離開來，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，使網(wǎng)絡(luò)變得更加智能。

SDN起源于高校的研究項(xiàng)目。2006年，美國GENI項(xiàng)目資助的斯坦福大學(xué)Clean Slate課題，斯坦福大學(xué)Nick McKeown教授為首的研究團(tuán)隊(duì)提出了OpenFlow 的概念。OpenFlow協(xié)議使控制平面和數(shù)據(jù)平面的接口標(biāo)準(zhǔn)化，為網(wǎng)絡(luò)帶來了可編程的特性。在此基礎(chǔ)上，Nick McKeown教授及其團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出了SDN的概念。

早期的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究一般利用一些網(wǎng)絡(luò)模擬器來模擬真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但研究者們?nèi)匀幌Ｍ谡鎸?shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中測試正處于研究階段的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和算法。最初研究Openflow協(xié)議的目的就是為新協(xié)議和新算法提供一個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)。在校園網(wǎng)內(nèi)部署Openflow網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)平臺(tái)，更接近于真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。

隨后研究者們意識(shí)到基于Openflow的SDN技術(shù)不僅可以用于研究，在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中部署，可以讓網(wǎng)絡(luò)控制更加靈活。尤其是在數(shù)據(jù)中心部署，可以實(shí)現(xiàn)路徑優(yōu)化，避免數(shù)據(jù)擁塞。隨著云計(jì)算的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也越來越大，SDN技術(shù)可以發(fā)揮越來越大的作用。

SDN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：控制平面與數(shù)據(jù)平面分離

SDN的控制面和數(shù)據(jù)面分離以后有什么好處呢?最大的好處就是可編程。

原來的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是固化在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備里面，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能由其內(nèi)部程序以及配置決定，可以說功能是死的，無法根據(jù)流量變化動(dòng)態(tài)調(diào)整。如果要改變的話，必須重新配置或部署網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

分離以后，網(wǎng)絡(luò)管理者可以在SDN控制器的A-CPI接口上開發(fā)應(yīng)用軟件，結(jié)合流量監(jiān)控，動(dòng)態(tài)調(diào)整SDN控制器的路由協(xié)議，從而影響數(shù)據(jù)平面中的網(wǎng)元(Openflow交換機(jī))對(duì)流量的轉(zhuǎn)發(fā)控制，這樣網(wǎng)絡(luò)由死的變成活的了。

另外還有一個(gè)好處，就是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，是由網(wǎng)絡(luò)上所有的路由器組成的一個(gè)分布式系統(tǒng)，也就是說帶寬資源調(diào)度是分布式的，難免存在分配不合適，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞。有了SDN控制器，相當(dāng)于把原來分布在各個(gè)路由器上的流控功能給集中了，可以更有效地進(jìn)行資源分配。

SDN還可以與云計(jì)算相結(jié)合，比如SDN控制器以及上面的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，都可以運(yùn)行在云計(jì)算的虛擬機(jī)上面。

NFV是什么?

NFV，即網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，Network Function Virtualization。通過使用x86等通用性硬件以及虛擬化技術(shù)，來承載專用硬件的軟件功能，從而降低昂貴的設(shè)備成本。利用軟硬件解耦及功能抽象，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能不再依賴于專用硬件，可以實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速開發(fā)和部署，并基于實(shí)際業(yè)務(wù)需求進(jìn)行自動(dòng)部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。

NFV概念提出源自于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷升級(jí)，每次技術(shù)升級(jí)都需要新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商每次部署不同功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不僅成本很高，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理也非常復(fù)雜。

出于設(shè)備成本和管理難度的需求，運(yùn)營商希望能夠使用通用性的硬件來承載之前專用硬件的網(wǎng)絡(luò)功能，比如負(fù)載均衡、防火墻等。

NFV技術(shù)與云計(jì)算的虛擬化技術(shù)很容易結(jié)合，比如承載各種網(wǎng)絡(luò)功能的通用硬件，可以直接用虛擬機(jī)來代替。網(wǎng)絡(luò)功能如果需要升級(jí)，運(yùn)營商也不用購買專用硬件，直接部署新的網(wǎng)絡(luò)軟件上去跑就行，如果計(jì)算資源不夠，那就多部署一些虛擬機(jī)。

SDN與NFV的區(qū)別與聯(lián)系

SDN和NFV的設(shè)計(jì)思想其實(shí)都是通過解耦來提高系統(tǒng)的靈活性，讓系統(tǒng)變得更加智能，從設(shè)計(jì)思想上來說是非常接近的。那么這兩者又有什么區(qū)別呢?

SDN跟NFV最明顯的區(qū)別是，SDN解耦的是控制平面與數(shù)據(jù)平面;NFV主要是軟硬件解耦。另外就是SDN處理的是OSI模型中的2-3層，涉及到交換機(jī)、路由器等;NFV處理的是4-7層，比如負(fù)載均衡，防火墻等。

SDN和NFV技術(shù)有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，且并不相互依賴，NFV可以不依賴于SDN部署，反之亦然。在數(shù)據(jù)中心的實(shí)施中，SDN和NFV技術(shù)可以共存，各自發(fā)揮作用。