SDN交换机及南向接口技术初探

SDN的核心理念之一就是将控制功能从网络设备中剥离出来，通过中央控制器实现网络可编程，从而实现资源的优化利用，提升网络管控效率。

工作在基础设施层的SDN交换机虽然不在需要对逻辑控制进行过多考虑，但作为SDN网络中负责具体数据转发处理的设备，为了完成高速数据转发，还是要遵循交换机工作原理。本质上看，传统设备中无论是交换机还是路由器，其工作原理都是在收到数据包时，将数据包中的某些特征域与设备自身存储的一些表项进行比对，当发现匹配时则按照表项的要求进行相应处理。SDN交换机也是类似的原理，但是与传统设备存在差异的是，设备中的各个表项并非是由设备自身根据周边的网络环境在本地自行生成的，而是由远程控制器统一下发的，因此各种复杂的控制逻辑(例如链路发现、地址学习、路由计算等等)都无需在SDN交换机中实现。

SDN交换机可以忽略控制逻辑的实现，全力关注基于表项的数据处理，而数据处理的性能也就成为评价SDN交换机优劣的最关键指标，因此，很多高性能转发技术被提出，例如基于多张表以流水线方式进行高速处理的技术。另外，考虑到SDN和传统网络的混合工作问题，支持混合模式的SDN交换机也是当前设备层技术研发的焦点。同时，随着虚拟化技术的出现和完善，虚拟化环境将是SDN交换机的一个重要应用场景，因此SDN交换机可能会有硬件、软件等多种形态。例如，OVS(Open vSwitch，开放虚拟交换标准)交换机就是一款基于开源软件技术实现的能够集成在服务器虚拟化Hypervisor中的交换机，具备完善的交换机功能，在虚拟化组网中起到了非常重要的作用。

SDN交换机的出现，对传统的网络设备厂商造成了最直接的威胁，如何将新兴的网络技术与传统设备产品的优势相融合，是这些厂商正在苦苦思索的问题。虽然SDN交换机已经对传统的网络产业链造成了巨大的冲击，但是仅凭单独的数据转发设备还不足以支撑起整个SDN的天空，未来更激烈地竞争必将会在SDN的控制层和应用层发生。

SDN交换机只负责网络高速转发，保存的用于转发决策的转发表信息来自控制器，SDN交换机需要在远程控制器的管控下工作，与之相关的设备状态和控制指令都需要经由SDN的南向接口传达，从而实现集中化统一管理。

当前，最知名的南向接口莫过于ONF倡导的OpenFlow协议。作为一个开放的协议，OpenFlow突破了传统网络设备厂商对设备能力接口的壁垒，经过多年的发展，在业界的共同努力下，当前已经日臻完善，能够全面解决SDN网络中面临的各种问题。

当前，OpenFlow已经获得了业界的广泛支持，并成为了SDN领域的事实标准，例如OVS交换机就能够支持OpenFlow协议。OpenFlow解决了如何由控制层把SDN交换机所需的用于和数据流做匹配的表项下发给转发层设备的问题，同时ONF还提出了OF-CONFIG协议，用于对SDN交换机进行远程配置和管理，其目标都是为了更好地对分散部署的SDN交换机实现集中化管控。

OpenFlow在SDN领域中的重要地位不言而喻，甚至大家一度产生过OpenFlow就等同于SDN的误解。实际上，OpenFlow只是基于开放协议的SDN实现中可使用的南向接口之一，后续可能还会有很多的南向接口(例如ForCES、PCE-P等等)被陆续应用和推广。但必须承认的是，OpenFlow就是为SDN而生的，因此它与SDN的契合度最高。相信在以ONF为领导的产业各方的大力推动下，它在未来的发展前景也将更加明朗。

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（编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网）

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