SDN前瞻 傳統網絡的缺陷


引言


在網絡發展速度如此之快的今天,傳統網絡的架構充滿了危機,主要有這四個問題:

  • 傳統網絡部署管理困難。
  • 分布式架構瓶頸出現。
  • 流量控制難真正實現。
  • 設備不可編程

現在的網絡廠商


  • 種類繁多的網絡廠商。

如何對網絡設備進行操作?


  • 從圖中可以看到,不同廠商的網絡設備混雜在一起使用。
  • 但是不同廠商的網絡設備要通過不同的方式進行部署(一般是通過Web和命令行),這就使得,對目前這種魚龍混雜的網絡進行統一配置,是一件很困難的事情。
  • 但是它們的底層協議相同,互操作沒有問題。

如何管理這么多網絡設備?


  • 目前我們通過搭建在服務器上的網管軟件來管理。
  • 比如比如學校利用的就是網管軟件,架設在服務器中;網管軟件生成網絡的拓撲圖,知道哪一台PC在哪里,出現故障能夠進行報警
  • 主流的SNMP(網絡管理協議),更多側重於監控,而不是分配和部署。也就是說,如果網絡出出現故障,通過網管報警,還是需要人為修理。

問題一:傳統網絡布署和管理非常麻煩


網絡設備間如何協同工作?


  • 網絡設備之間,大部分都是采用 路由交換協議等 網絡協議 來進行信息的交互。
  • 協議的邏輯基礎:
    1. 鄰居建立
    2. 信息共享
    3. 選擇路徑
  • 大部分網絡采用的是典型的分布式網絡架構:設備和設備之間相互交流路由信息,然后根據這些信息建立拓撲信息庫,按照一些選路的算法計算路徑。
  • 說白了就是接力棒式的流程,你交給我,我交給他。
  • 每個設備都有獨立的CPU,獨立運算。
  • 協議是 網絡設備的語言,相當於人類溝通的語言。

如果網絡發生動盪,設備如何交互?


  • 網絡設備以接力棒的形式不斷告訴下一跳鄰居設備,然后將故障的鏈路刪除。
  • 但是可能會有多余的重復的信息。

當流量暴增或拓撲暴增時...


  • 現在的雲計算,大數據等互聯技術的發展,導致網絡中的流量越來越多,幾乎以指數增長的形式上升,這使得底層網絡設備的數量不斷增加,壓力越來越大,路由收斂的時間越來越長,效率越來越低。
  • 數據中心網(互聯網公司)、電信網(運營商),需要變革的意願最強。

問題二:分布式架構瓶頸


網絡帶寬分配如何解決?


  • 目前的負載均衡,並不是真正的負載均衡!下面的案例很大可能出現!

前往同一個目的地的帶寬相同的路徑A和B,有可能 A 95%的帶寬都用於承擔數據了,壓力非常大,而 路徑B 的帶寬則只有20%利用率。

  • 這張拓撲時數據中心里是非常容易發生的一件事情,當非常多的數據進來的時候,並沒有完全的實現路徑的負載均衡,這就很可能出現這種很危險的情況:某一個設備,在某一個瞬間壓力過大崩潰了
  • 因此,當今網絡最大的一個問題之一,就是流量的可視化。現在的流量控制設備,並不能做到對全網,全鏈路進行流量控制,進行合理的負載均衡

有人可能會問,為什么不使得所有的 交換機和流量控制網絡設備,實時監控和共享鏈路狀態信息:是否擁塞,這樣的話就能構建成一幅實時的流量圖,根據這個流量圖來進行流量控制?

雖然這個想法很不錯,但是很遺憾,目前並沒有一項技術能夠支持構造實時的流量圖:大部分流量控制設備都是獨立進行控制的。

流量可視化難!


  • 常規的網管軟件,只能對故障進行監視,無法實現全網全局的鏈路狀態檢測。
  • 常規的流量控制軟件,只能實現區域化的流量控制,以及區域化的流量可視化。
  • 理想化模型如下

問題三:流量控制是棘手難題!


能否自定義設備的轉發策略?


  • 傳統的網絡設備,工作方式是固定的:不修改目的IP地址和源IP地址,交換機根據MAC地址表進行轉發,路由器根據路由表轉發(不修改目的IP地址,不修改源IP地址,只修改MAC地址)。
  • 根據業務需求,也就是客戶需求,對轉發設備的策略進行自定義,這和傳統固定的轉發策略大為不同:傳統是廠商決定,用戶很難對固定的策略做出改變;而SDN允許用戶通過編程的方式,來實現自定義轉發策略,達到一些特定的目的

能否將軟件運行在設備上?


  • 我們買來設備的時候,里面的協議已經被訂好。我們不能通過安裝軟件的方式來增加設備的功能。就算能的話我們也要通過重裝OS等復雜的手段來實現。

問題四:無法按需,不可編程


總結:這些需求催生了SDN。


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