1、SDN软件定义网络SDN软件定义网络。其核心理念通过网络设备控制平面与数据平面分离从而实现了网络控制平面的集中控制为网络应用的创新提供了良好的支撑SDN起源提出了三个特征“转控分离”、“集中控制”和“开放可编程端口”转控分离 把传统交换机/路由器里“算路由、生成转发规则”的控制平面和“只负责转发数据包”的数据平面彻底拆开。控制逻辑全部上收到SDN控制器里集中处理底层网络设备只保留纯转发功能不需要自己跑OSPF、STP这类分布式协议完全听从控制器下发的流表指令干活。集中控制 全网所有设备的转发规则、拓扑状态、流量调度都由SDN这个“网络大脑”统一管理。你不需要像传统网络那样逐台登录设备敲命令配置只要在控制器上做一次全局配置就能自动同步到所有转发节点天然具备全网视角能直接做全局流量优化、路径调度。开放可编程接口 控制器对外提供标准化的API接口上层业务系统、第三方开发者不需要关心底层硬件细节直接通过编程调用接口就能自定义网络功能。比如云平台可以自动调用接口给新虚拟机开通网络、动态调整带宽不用再手动改交换机配置让网络能像软件一样灵活迭代新能力。OpenFlow的基本概念OpenFlow是SDN架构中最核心的南向协议OpenFlow是控制器与交换机之间的一种南向接口协议。它定义了三种类型的消息Controller-to-Switch、Asynchtonous、和Symmetric。每一种消息又包含了更多的子类型Controller-to-Switch状态查询和下发配置该消息由Controller发送。用于管理Switch和查询Switch的相关信息Asynchtonous异步消息交换机向控制器发出该消息由Switch发起。当Switch状态发生改变时发送该消息告诉Controller状态变化Symmetric对称消息该消息没有固定发起方可由Switch或者Controller发起补充南向协议它是SDN控制器向下对接底层转发设备的协议相当于控制器给交换机、路由器等硬件设备“发号施令”的专用通道。核心作用控制器通过它给底层设备下发流表、配置转发规则同时采集设备的状态、拓扑、流量统计等信息实现对全网硬件的集中管控。典型代表SDN里最经典的就是OpenFlow另外还有NETCONF、OF-Config等工业/物联网场景下常见的Modbus、OPC UA也属于南向协议。北向协议它是SDN控制器向上对接上层业务应用的开放接口协议相当于网络能力对外输出的“翻译器”。核心作用把底层复杂的网络细节屏蔽掉让上层的云平台、运维系统、业务软件可以直接通过编程调用网络能力不用关心底层交换机的硬件型号和配置命令。典型代表最常用的是REST API还有基于NETCONF的YANG模型接口物联网场景下的MQTT、HTTP也属于北向协议的范畴。Flow Table简介OpenFlow交换机基于流表Flow Table转发报文每个流表项由匹配字段、优先级、计数器、指令、超时、Cookie、Flags这其部分组成。其中关于转发的关键的两个内容是匹配字段和指令1、匹配字段是匹配规则支持自定义2、指令是用来描述匹配后的处理方式转发方式对比经典路由协议基于路由表转发1、经典的网络转发方式是网络设备通过查询路由表指导流量转发2、路由表的条目由网络设备之间运行路由协议而计算生成3、路由表是定长的。路由表通过最长匹配原则执行报文转发。一台网络设备只有一张路由表OpenFlow基于流表转发1、OpenFlow是一个网络协议。运行OpenFlow的交换机通过查询流表指导流量转发2、流表一般是由OF控制器统一计算然后下发到交换机3、流表是变长的拥有丰富的匹配规则和转发规则。一台网络设备有多张流表SDN网络架构SDN网络架构分为协同应用层、控制器层和设备层。不同层次之间通过开放接口连接。以控制器层为主要视角区分面向设备层的南向接口和面向协同应用层的北向接口。OpenFlow属于南向协议的一种2、NFV网络功能虚拟化NFV网络功能虚拟化是运营商为了解决电信网络硬件繁多、部署运维复杂、业务创新困难等问题而提出的。NFV在重构电信网络的同时给运营商带来的价值如下缩短业务上线时间降低建网成本提升网络运维效率构建开放的生态系统NFV关键技术虚拟化在NFV的道路上虚拟化是基础云化是关键传统的电信网络中各个网元都是由专用硬件实现成本高、运维难。虚拟化具有分区、隔离、封装和相对于硬件独立的特征能够很好的匹配NFV的需求。运营商引入此模式将网元软件化运行在通用基础设施上分区在单一物理服务器上同时运行多个虚拟机隔离在同一服务器上的虚拟机之间相互隔离封装整个虚拟机都保存在文件中而且可以通过移动和复制这些文件的方式来移动和复制该虚拟机相对于硬件独立无需修改即可在任何服务器上运行虚拟机NFV关键技术云化美国国家标准计算与研究院NIST定义云计算是一种模型它可以实现随时随地便捷的需随机应变地从可配置计算机资源共享池中获取所需地资源资源能够快速供应并释放使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减少到最低限度云计算拥有诸多好处。运营商网络中网络功能的云化更多的是利用了资源池化和快速弹性伸缩两个特征云计算的特征按需自助服务广泛网络接入资源池化快速弹性伸缩可计量服务3、5G技术移动通信已经改变了人们的生活但人们对更高性能移动通信的追求从未停止。为了应对未来爆炸式的移动数据流量的增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景第五代移动通信系统应运而生。5G将通过支持增强移动带宽、低延时高可靠性连接和海量机器连接散发场景以满足网络能力极端化、网络能力差异化以及网络融合的多样化的业务需求开启一个万物互联的新时代5G关键性能指标1、时延1ms 空口时延2、吞吐率10Gbps 单个连接速率3、连接数1 million每平方公里连接数4、网络架构切片能力需求5G主要技术超密集异构网络技术这项技术基于超密集网络技术发展而来对5G的发展起到了重要推动作用。它允许大规模节点的连接是5G所需的技术大规模MIMO技术MIMO技术通过在发送端和接收端使用多根天线在收发之间构成多个通道极大提高信道容量。MIMO具有极高的频谱利用效率通过对现有频谱资源的充分利用和对空间资源的利用来获取可靠性与有效性两方面的增益网络功能虚拟化和网络切片NFV通过IT虚拟化技术将网络功能软件化并运行于通用硬件设备之上以实现配置灵活性、可扩展性和移动性。网络切片是5G网络面向不同的应用场景将一张物理网络分成多个虚拟网络彼此之间逻辑独立互不影响软件定义网络SDN将完了过控制平面解耦至通用硬件设备上并通过软件化集中控制网络资源实现集中管理提升设计的灵活性OFDM技术5G NR设计过程中采用基于OFDM优化的波形和多址接入技术因其可扩展至大宽带应用具有高频谱效率和较低的数据复杂性能够很好的满足5G需求注SDN技术实现了控制层面和数据层面的分离提升网络的灵活性、可管理性和可扩展性NFV技术实现软件和硬件解耦