面向抽象的网络模型-SDN

面向抽象的网络模型-SDN摘要：在网络的最新进展中，网络可编程界出现了一个新的名字既SDN，并且它已经为网络数据配置做了良好的铺垫。SDN提供一个数据转发平面的抽象模型，并且通过开放的API达到与控制平面分离的目的。另一方面，对于网络基础设施，通过各大运营商创造了网络功能虚拟化组来激励虚拟化技术的进步，并且将其作为在欧洲电信标准协会的一个行业规范化组织。NFV的目标是如何定义网络功能，如防火墙和负载均衡或者是其他的数据和控制平面的在移动或者固定的网络中的功能，可以被虚拟化和作为高容量的服务器软件，而不是使用专门的硬件。我们认为SDN和NFV是网络计划中不可或缺的部分，他们占据了很重要的位置，因此可以采取通用抽象模型定义的优点，既为了转发模型又为了网络功能。这样的模型将能够允许互操作性和均匀性，同时作为一个协议，控制，管理网络数据路径的协调性，和各自的网络数据功能。通过本文定义和设计了一种通过引用网络抽象模型来构建模块化的方法，并且演示了一个初始化验证概念的实施过程。1、 介绍网络可编程性是两个学校的主要目标，他们在90年代末00年代初在网络研究领域占有很重要的地位，活动的可编程网络，当前网络的可编程性已经得到了最新的关注和创新，其研究重心在于软件定义网络。SDN是一种重新定义网络架构的行为，其中开放的接口被作为北向接口，控制平面和数据转发平面相分离，通过开放的协议来协调南向接口，SDN的关键要素在于控制和转发平面相互分离的抽象概念。为了强化SDN的发展动力，在2012年10月，一些主要的运营商，在德国的Darmdtadt联合起来，起草了网络功能虚拟化白皮书。从本质上讲，白皮书清楚的说明了运营商希望通过网络功能虚拟化和部署相关设备达到降低运营成本和资本支出的目的。随着云计算和虚拟化基础架构中的数据中心的的出现，在网络功能方面其他的的弹性因素是非常重要的比如OPEX和CAPEX对运营商和服务提供商来说，然而保持跟踪虚拟化网络功能如负载均衡器和防火墙或其他的任何数据或控制平面功能需要业务流程的生命周期，配置和管理机制，同时也需要一种方式来集成和部署到网络。我们已经在NFV方面针对NFV的抽象化进行了相关讨论并成立相关工作组，尤其是在管理和业务流程组我们认为有必要为网络功能建立参考抽象模型，这种模式将提供一个点的网络功能开发和应用者之间有较好的的分离能力，类似于SDN，以及未来网络功能。 SDN和NFV可能不会立即密切相关起来，但是我们认为SDN和NFV是解决更大的的网问题中的一部分，网络设备的生命周期。一个网络设备的生命周期包括分配资源来启动设备，设备的初始化管理，控制和管理该设备的数据转发，关闭设备并且释放资源，SDN牵扯到控制设备的配置，而NFV则涉及到其他部分。 在NFV的支持下新型网络的实例化是SDN和NFV的共同作用的产物，另一方面，随着网络中的网络功能的集成，转发流量到新的实例化的网络功能也成为SDN的一部分。同时NFV也可以用传统的网络管理方式工作，SDN将提供必要的工具用于NFV的快速部署以及后期配置。为此，SDN和NFV成为彼此促进创新并且进一步为所有网络资源操作者提供一个通用的模型的补充，网络功能和网络功能基础设施以及各自的需求粒度都被控制模块所控制。 逐渐的，理解抽象参考模型对SDN和NFV的显得尤为重要，同时预测SDN和NFV之间的紧密联系，我们认为需要一个网络抽象模型的标准以便于来指导SDN和NFV的发展，特别是当我们考虑更多的粒状数据包处理功能被部署在由虚拟化网络功能组成的虚拟化网络基础设施的时候。拥有一个模型将会促使我们针对每一种特殊的工作使用对应的协议去控制网络设备的生命周期从而代替那种具有菜单栏式体系结构协议，比如：一个为了基础设施规定，另一个为了网络规定。此外，它将允许更容易的集成新的转发能力和网络功能，使工具横跨SDN和NFV并且允许应用程序如创建全球网络管理员，这样的模式是必须开放的，可扩展的和足够的灵活性，以便于从SDN和NFV领域描述元素。本文提出了对SDN和NFV的制定统一参考并且提出了一个初步的有限的原型化概念。本文结构如下：在接第一部分我们简要介绍了SDN和NFV，之后我们描述了描述了我们的目的以及NAM的版本。在第二部分，我们描述了NAM的实例化，并且我们展示了研究的可替换的实例化的框架。最后我们提出了一个实施的证明性的概念，讨论了我们未来工作领域的相关内容，这项工作的一部分已经呈现在第三未来的网络研讨会ETSI2、 软件定义网络在介绍里面已经讨论到，SDN是针对老式的传统网络提出一种新的可编程的网络模型。SDN的本质是指具有软件编程能力的网络设备所构成的网络。SDN和网络可编程性的概念随着云计算的到来再度出现，这绝不是一种巧合。网络可编程性以及统一规范性是有待解决的问题。SDN整个发展过程中，除了为解决网络云的配置问题，更多的是受到了人们对于网络、设备和服务的发展及控制和管理的迫切需求的驱使。SDN通过向明确了需求的应用程序或者服务提供接口来解决这个问题。 SDN的关键要素就是转发与控制分离的思想，它定义了公共的抽象模型，这种模型通过将数据转发和一个或者更多的协议相配合从而达到控制和配置的目的。这样一个抽象概念可以将前面提及的那些平面分离，并且会使供应商之间的两个平面以及互操作性有更快的革新与发展在控制层面网络控制系统对网络有一个宽泛的视角并且可以执行控制层的相关功能，例如路由功能，网络控制系统将会向用户提供开放的应用程序接口。 在SDN的社团中对SDN的研究日渐活跃，最典型的代表组织或者网络创新公司比如ONF，IETF，IRTF，和一些开源项目Opencontrail，Floodight和linux组织的Opendaylight项目。 3、 网络功能虚拟化正如在介绍中说道一些运营合作起草了该白皮书，NFV尝试解决三个问题，第一，减少购买物理设备的代价比如昂贵的防火墙，这样的设备可能会部署地稀疏一点，就如同基于感知到的利用和实际上未充分利用的起重装置，来增加整个的能量消耗，第二，允许设备快速更新并且减少部署周期，从而为用户提供新的服务。第三，整体的减少管理者所需要的动态设备的数量。NFV的主要问题是解决网络功能虚拟化并且利用虚拟化平台搭建软件平台，例如虚拟的物理机，虚拟的linux 容器（名字空间），每一个基础模块的大量设备，NFV适用于任何数据平面的包处理进程和基于移动或者固定的网络的控制功能，比如将会允许运营商按照他们的意蕴设计，实施，运行，解除网络功能，通过利用基于基础设施资源的必要量降低能耗。例如NFV针对用户的服务和有弹性的需求必须有能力提供提供网络的柔韧性。在NFV中这样定义NFs：“一个在网络基础设施中的功能模块，他很好的额定义了网络的外部接口，和网络功能行为，在实践过程中，一个网络功能在今天通常是一个节点或者物理机，这个NF定义了大量的基于包进程的应用程序，比如交换，路由，针对更加复杂的网络如系统的线路和无线网络。在NFs功能被充分定义的情况下，它将需要大量的规格标准说明书，和不同的应用程序接口，除非为NFs申请一个公共的抽象模型，这种模型将会有效的促进NFs框架的创新和发展，同时这种NFs也必须表达出对于未来的NFs的兼容性。正如我们在介绍里面讨论的，NFV同时也需要处理NFs的管理生命周期，也就是说，这些NFs如何实例化，集成的数据通路一旦部署，配置最后解除。从本质上来讲，NFV一旦部署它必须被集成到一个自动化的和简单便捷的数据路径，以便于流量通过，并且有NF处理。为了在各种不同的厂商提供的应用程序接口所构成的的网络环境中实现自动化，需要有一个公共抽象的模型。同时在一体化和配置方面也NFV需要依赖SDN的配合。值得注意的是在NFV正在进行的工作过程中MANO组将会提供一个高水平的框架并且也提供关于NFs的信息模型。MANO将会解决“end-to-end 网络拓扑，例如VNFs的合理位置的安排，保持追踪VNF实例的源分配过程”比如：然而这些工作都只是初步状态并且也都充满了挑战。我们目前的方法是与MANO的工作对其，从两方面来完成它。首先通过一个固有的模式来结合SDN的功能，并且允许Orchestr