摘要：SDN是近年来继云计算后，学术界和产业界最为关注的网络技术。SDN的起源、概念及其对网络的影响；然后论述了SDN的网络架构、关键技术以及相关产业链的发展情况；最后分析了SDN面临的挑战及可能的未来。
关键词：SDN；特征；发展现状；趋势
1 引言
近年来，SDN的热度持续升温。2012年，国际研究机构Gartne：将其列为未来5年内IT领域十大关键技术之一。同年，谷歌宣布已在其内部骨干网络上使用SDN技术，标志着SDN进人商用化阶段。各大厂商也随之纷纷发布SDN战略并相继推出商用化产品。由于SDN 的发展势头大大超出预期，电信领域知名的市场咨询公司IDC不得不将2016年SDN 的市场预期从原来的20亿美元上调至37亿美元，增幅近90%。短短几年，SDN 这个从美国斯坦福大学实验室研究项目中诞生的产物，已经成为全球瞩目的网络技术热点。本文从SDN的起源出发，尝试通过分析SDN的特征、关键技术和产业链状况对目前SDN的发展情况做一个全面的梳理，并简要预期其未来的发展趋势。
2 SDN的定义
SDN是起源于美国斯坦福大学实验室的研究项目的技术，并不是在其产生时就具有该名称。2006年斯坦福的学生Casado M和他的导师McKeown N教授受其研究项目Ethane 启发，提出了OpenFlow 的概念。该项目试图通过一个集中式的控制器，让网络管理员可以方便地定义基于网络流的安全控制策略，并将这些安全策略应用到各种网络设备中，从而实现对整个网络通信的安全控制。文中首次详细地介绍OpenFlow的概念，即将传统网络设备的数据平面和控制平面两个功能模块相分离，通过集中式的控制器以标准化的接口对各种网络设备进行管理和配置，这种网络架构为网络资源的设计、管理和使用提供更多的可能性，从而更容易推动网络的革新与发展。在此基础上，基于OpenFlow为网络带来的可编程特性，McKeown教授进一步提出了SDN最早的概念。
由此可见，SDN的产生与OpenFlow协议密切相关。现在业界普遍将基于OpenFlow协议的SDN视为狭义SDN这一概念也是业界的默认概念， SDN也特指这一概念。
随着SDN的发展，越来越多的厂商加人SDN的研究行列。由于不同行业、不同应用对SDN有着各自不同的需求，因此在谈论SDN 时通常也有着不同的理解。在网络科研领域，利用SDN 快速地部署和试验创新的网络架构与通信协议；大型互联网公司希望SDN 提供掌握网络深层信息的可编程接口，以优化和提升业务体验；云服务提供商希望SDN 提供网络虚拟化和自动配置，以适应其扩展性和多租户需求；ISP 希望利用SDN 简化网络管理以及实现快速灵活的业务提供；企业网用户希望SDN 实现私有云的自动配置和降低设备采购成本。基于这些需求，在思科等厂商的推动下，IETF 、IEEE 等标准组织去除了SDN 与Open Flow的必然联系，保留了可编程特性，从而扩展出SDN 的广义概念，即泛指基于开放接口实现软件可编程的各种基础网络架构，进而将具备控制转发分离、逻辑集中控制、开放API 3个基本特征的网络纳人SDN 的广义概念下，目前这一概念的发展由IETF主推。
3 SDN 的价值及战略意义
第一，将网络协议集中处理，有利于提高复杂协议的运算效率和收敛速度;
第二，控制的集中化有利于从更宏观的角度调配传输带宽等网络资源，提高资源的利用效率；
第三，简化了运维管理的工作量，大幅节约运维费用；
第四，通过SDN 可编程性，工程师可以在一个底层物理基础设施上加速多个虚拟网络，然后使用SDN 控制器分别为每个网段实现QoS （服务质量），从而扩大了传统差异化服务的程度和灵活性；
第五，业务定制的软件化有利于新业务的测试和快速部署；
第六，控制与转发分离，实施控制策略软件化，有利于网络的智能化、自动化和硬件的标准化。
总之，SDN 将网络的智能从硬件转移到软件，用户不需要更新已有的硬件设备就可以为网络增加新的功能。这样做简化和整合了控制功能，让网络硬件设备变得更可靠，还有助于降低设备购买和运营成本。
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4 SDN产业结构及发展现状
4.1 传统设备商
由于SDN 架构下，交换机功能简单且同质化，缺少市场价值。因此，对于以思科、华为技术为代表的传统设备商而言，SDN 将使它们目前的优势地位面临巨大挑战。同时，由于SDN 代表了网络虚拟化这一必然趋势，传统设备商也无法拒绝或回避。因此，它们多采用“两条腿走路”的方式：一方面，通过收购SDN初创公司、对原有设备进行SDN 升级等手段密切跟踪SDN的发展；另一方面，则积极推出自己的SDN 战略，力图利用现有优势地位掌握SDN发展的主导权，将之融人现有网络架构之中。
4.2 初创公司
对于以Nicira，Big Switch 为首的创业公司，SDN 的出现为它们创造了颠覆思科统治地位、进军网络设备产业不可多得的机遇。为了节约开发成本，同时增强通用性，它们是发展基于OpenFlow 协议SDN 通用架构的积极推动者。由于资源有限，目前这些公司主要专注于在某一领域，将OpenFlow 与虚拟化技术结合，为客户提供网络虚拟化解决方案。
4.3 IT 服务提供商
SDN的出现同样也使IBM、惠普等IT服务提供商看到了进军网络设备产业、开创新业务模式的可能。因此，在对待SDN 的态度上它们与初创公司一致，即支持基于OpenFlow 协议SDN 通用架构。所不同的是，IT服务提供商多通过定制的硬件设备加自研SDN OS的模式，快速提供全套SDN 解决方案，挤占传统网络设备厂商的市场空间。
4.4 芯片厂商
由于SDN 架构改变了传统的流量处理方式，因此标准化的SDN 设备需要新一代专门面向SDN 的通用的交换芯片。博通、英特尔、美满电子等国际芯片厂商也积极地推出实现SDN 的网络处理芯片解决方案，力求在SDN 大潮中分一杯羹。目前，博通和美满电子都已先后推出了40GE/LOGE交换芯片，使SDN 距离商业应用更近了一步。
4.5 互联网内容提供商
对于谷歌、Facebook、腾讯等互联网内容提供商来说，其更关注SDN 开放性所带来的应用与网络控制的紧藕合。如果SDN 控制器的北向接口全面开放，互联网公司也就间接获得了网络控制的主导权，进而使其有能力将自身应用网络的运维与底层传输网络的运维相整合。这样不仅有助于其提高在与运营商谈判中的话语权，也有助于其提高服务质量、降低运维成本、加快新业务的普及速度。
4.6 运营商
相对于互联网企业，运营商则更多地对SDN 持谨慎态度。一方面是因为目前SDN 还不够成熟；另一方面则是由于引人SDN 虽然可能会降低运营商的运营成本，但也可能加速其管道化进程，进而削弱其利润空间。现阶段运营商还都主要在其数据中心对SDN 进行探索和实验。
5 SDN的发展趋势
SDN 的发展趋势变得十分困难。但可以从两个角度进 鉴于存在上述复杂的原因，要预测行考察。从SDN 设备发展的角度来看，由于存在明确的标准且功能相对简单，大部分厂商都已推出了支持OpenFlow 的交换机产品。可以预见下一阶段，多数厂商以及标准组织会将关注重点转移到更加复杂的控制器上，推动SDN 向进一步商用化发展。
从SDN 的应用领域角度来看，数据中心无疑是SDN 第一阶段商用的重点。数据中心由于具有流量大、流量模型简单、与其他网络相对隔离等特点，非常适于SDN 技术特点的发挥。而且目前大部分数据中心正面临“云”化变革，这为SDN 推广提供了难得的机遇。因此，业界普遍将数据中心视为SDN 目前最主要的应用领域。
结语：
综上所述，本文主要分析介绍了SDN的特征、发展现状及趋势，首先分析了SDN的定义，然后分析介绍了SDN的价值及战略意义，最后具体详细分析介绍了SDN产业结构及发展现状以及SDN未来的发展趋势。笔者希望本文可以为读者或者同行提供或多或少的具有参考价值的一些参考意见。
参考文献：
[1]郑毅 SDN的特征、发展现状及趋势[J] 计算机软件 2016
[2]张立宪 中国数字出版现状及未来展望[J] 科技传播 2011
论文作者:颜博艺
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：网络论文; 可编程论文; 架构论文; 概念论文; 设备论文; 互联网论文; 厂商论文; 《电力设备》2017年第30期论文;