Что такое Software-Defined Networking (SDN)?

Программно-конфигурируемая сеть (SDN от англ. Software-defined Networking, также программно-определяемая сеть) — сеть передачи данных, в которой уровень управления сетью отделён от устройств передачи данных и реализуется программно, одна из форм виртуализации вычислительных ресурсов. В то время как виртуализация сети обеспечивает возможность разбивать одну физическую сеть на разные виртуальные сети или объединять устройства из разных физических сетей в одну виртуальную сеть, SDN предлагает новый способ управления маршрутизацией пакетов данных через централизованный сервер.

Архитектура SDN

Сеть SDN может разделится на три уровня, каждый из которых состоит из различных компонентов.

• Уровень приложений: охватывает решения, направленные на расширение сетевых услуг. Эти решения в основном представляют собой программные приложения, которые взаимодействуют с контроллером.

• Уровень плоскости управления: включает логически централизованный контроллер SDN, который поддерживает глобальное представление сети. Он также принимает запросы через четко определенные API-интерфейсы с уровня приложений и выполняет консолидированное управление и мониторинг сетевых устройств с помощью стандартных протоколов.

• Уровень инфраструктуры или уровня данных: задействует физическое сетевое оборудование, включая коммутаторы и маршрутизаторы Ethernet. Предоставляет программируемое и высокоскоростное оборудование и программное обеспечение, соответствующее отраслевым стандартам.

Типы SDN

Несмотря на то что возможность централизованного программного управления потоком данных в коммутаторах и маршрутизаторах доступна во всех программно-определяемых сетях, существуют разные модели SDN.

• Открытая сеть SDN. Администраторы сети используют такие протоколы, как OpenFlow, для управления поведением виртуальных и физических коммутаторов на уровне плоскости данных.

• SDN с API-интерфейсами. Управление перемещением данных через сеть на каждом устройстве осуществляется не с помощью открытого протокола, а с использованием API-интерфейсов.

• Модель наложения SDN. В SDN этого типа виртуальная сеть работает на базе имеющейся аппаратной инфраструктуры, создавая динамические туннели для различных локальных и удаленных ЦОД. Виртуальная сеть выделяет полосу пропускания по различным каналам и назначает устройства каждому каналу, не задействуя физическую сеть.

• Гибридная сеть SDN. В рамках этой модели программно-определяемая сеть и традиционные сетевые протоколы совмещаются в одной среде для поддержания разных функций сети. Часть трафика по-прежнему направляется с помощью стандартных сетевых протоколов, в то время как SDN отвечает за остальной трафик. Это позволяет администраторам сети поэтапно вводить SDN в устаревшую среду.

Чем SDN отличается от традиционных сетей?

Разница между распределенной сетью в традиционной сети и централизованной сетью с контроллером SDN в качестве ядра сети заключается в следующем:

Традиционная сеть - полностью распределенная сетевая структура, в которой каждый маршрутизатор независимо вычисляет записи маршрутизации. Каждый маршрутизатор в сети собирает информацию о состоянии канала в качестве материала для алгоритма маршрутизации, который вычисляет кратчайший путь к определенному месту назначения. Любые изменения топологии сети приведут к тому, что маршрутизаторы будут лавинно рассылать информацию о состоянии нового канала и независимо вычислять новый маршрут.

Следовательно, традиционная сеть имеет автоматическое схождение сети в случае сбоя. Это также имеет высочайшую надежность.

В сети SDN сетевая конвергенция зависит от контроллера SDN, поскольку контроллер SDN является основным компонентом и централизованно управляет сетевыми устройствами. В результате это может привести к возникновению единой точки отказа.

Преимущества SDN

У SDN есть множество преимуществ по сравнению с традиционной сетью, в том числе следующие:

• Более широкие возможности управления с повышенными скоростью и гибкостью. Вместо того чтобы вручную программировать несколько аппаратных устройств конкретных поставщиков, разработчики могут управлять потоком трафика в сети, просто программируя стандартные контроллеры на базе ПО с открытым исходным кодом. Кроме того, у администраторов сети есть более широкий выбор сетевого оборудования, поскольку они могут выбирать протокол с открытым исходным кодом для связи с любым количеством аппаратных устройств через центральный контроллер.

• Настраиваемая сетевая инфраструктура. Благодаря SDN администраторы могут настраивать сетевые службы и выделять виртуальные ресурсы, чтобы централизованно изменять сетевую инфраструктуру в режиме реального времени. Это позволяет администраторам сети оптимизировать поток данных в сети, отдавая приоритет приложениям, которым требуется более высокий уровень доступности.

• Высокий уровень безопасности. SDN обеспечивает визуализацию всей сети и предоставляет более целостное представление об угрозах безопасности. Распространение интеллектуальных устройств с подключением к Интернету дает SDN неоспоримое преимущество по сравнению с традиционными сетями. Разработчики могут создавать отдельные зоны для устройств, которым требуются разные уровни безопасности, или мгновенно изолировать взломанные устройства, чтобы не подвергать риску всю сеть.

Как сеть SDN влияет на ЦОД?

Тенденции виртуализации и новые требования к ИТ-персоналу для поддержки новых приложений и услуг, таких как услуги облачных вычислений, BYOD и приложения для работы с большими данными, предъявляют новые требования к ЦОДу в отношении большей гибкости, лучшей производительности и большей безопасности.

ЦОДы начали использовать SDN на практике для удовлетворения потребностей. Многим гипермасштабируемым ЦОДам, таким как Amazon и Google, трудно управлять программно-определяемой стратегией. Однако при использовании SDN обмен данными между виртуальными машинами упрощается.

Кроме того, он поддерживает подключение нескольких ЦОДов. SDN помогает управлять потоком данных как по пропускной способности, так и по низкой стоимости, а также позволяет максимально оптимизировать сетевые ресурсы.

Между тем, SDN поддерживает требования к мультиарендности будущих ЦОДов. Не изменяя конфигурацию оборудования вручную, SDN помогает центрам обработки данных интегрировать устаревшие сети и повышать производительность сети.

Наконец, с появлением облачных приложений и облачных ЦОДов SDN помогает осуществлять мониторинг в реальном времени и динамическое распределение избыточных ресурсов.