1. 概念

SDN（Software-Defined Networking，软件定义网络）是一种通过软件来集中控制和管理网络的技术架构。SDN 将网络的 控制平面（Control Plane）和 数据平面（Data Plane）解耦，允许网络管理员通过集中化的软件控制器动态地配置和优化网络流量，而无需手动配置每台网络设备。

SDN分为控制面和数据面, 

控制面

• 负责网络设备的逻辑决策，例如路由计算、转发规则的生成。
• 在传统网络中，控制平面分散在每台设备上（如路由器和交换机），每台设备自行决定如何转发流量。

数据面

• 负责实际的数据转发，根据控制平面定义的规则处理流量。
• 数据平面处理从一个接口接收的数据包，并将其转发到另一个接口。

2. SDN的架构

SDN 的核心思想是将 控制平面 和 数据平面 解耦，并通过一个集中化的软件控制器来管理网络。其架构通常包括以下部分：

1. 数据平面（Forwarding Plane）:

   • 包括网络硬件（如交换机、路由器）或虚拟设备。
   • 数据平面负责执行转发规则，将数据包从一个端口发送到另一个端口。

2. 控制平面（Control Plane）:

   • 由 SDN 控制器（如 OpenDaylight、ONOS）实现。
   • 控制平面与数据平面通信，动态定义数据包的转发规则。

3. 应用平面（Application Plane）:

   • 包括网络应用程序，如负载均衡、安全监控、流量优化等。
   • 应用平面通过 API 与控制器通信，以请求网络资源或下发配置。

3. SDN 的关键特性

1. 集中化控制:

   • 通过 SDN 控制器集中管理整个网络，简化配置和管理流程。

2. 动态配置:

   • 网络管理员可以实时调整网络行为，例如动态优化流量路径。

3. 编程接口:

   • SDN 提供北向 API（Northbound API），使应用程序可以直接控制网络行为。

4. 硬件解耦:

   • 数据平面的硬件设备（如交换机）不再负责复杂的逻辑，只执行控制平面下发的规则。

5. 网络虚拟化:

   • SDN 可以抽象物理网络，提供虚拟化的网络视图，实现灵活的资源分配。

4. SDN 的工作原理

数据包处理流程

1. 数据平面的设备接收到数据包时，将数据包的元信息（如源 IP、目标 IP、协议）发送给 SDN 控制器。
2. SDN 控制器根据预定义的策略或应用程序的指令，决定如何处理数据包。
3. 控制器向数据平面设备下发规则（如转发到哪个端口或丢弃）。
4. 数据平面设备根据规则处理数据包。

控制器与交换机的通信

SDN 控制器和数据平面设备之间使用南向协议（Southbound Protocol）通信。例如：

• OpenFlow:
  • 最早的 SDN 协议，用于控制器向交换机下发流表规则。
• NETCONF:
  • 用于配置和管理网络设备。
• P4:
  • 用于定义可编程交换机的数据转发行为。

5. SDN 的优势

1. 简化网络管理

   • 控制平面的集中化简化了网络配置、调试和管理。
   • 通过 API 和自动化工具，可以快速部署和更改网络配置。

2. 动态流量优化

   • SDN 控制器可以根据实时的网络状态（如流量、拥塞情况）动态调整路由和转发策略。

3. 提高资源利用率

   • 通过流量分析和动态配置，可以更高效地利用网络资源。

4. 增强网络安全

   • SDN 控制器可以集中部署安全策略（如访问控制列表、流量隔离），并快速响应攻击。

5. 支持网络创新

6. SDN与NFV的区别