吴春明中科院 吴春明教授:中国SDN发展进程与研究实践

大会伊始,863通信与网络专家组专家、浙江大学吴春明教授从五方面跟大家一起探讨了国际SDN技术和我国创新网络技术发展的进程与研究实践。

首先看SDN热潮:SDN发展近两年风靡全球,大家知道软件定义网络,SDN作为一种全新的网络体系结构是借鉴了编程的特点,对网络结构进行了应用层、操作系统的清晰明确的界定,同时提出了网络操作系统的概念。它一方面屏蔽了底层网络的细节描述,同时为上末层提供了统一的接口。

这个平台之上用户可以自主开发,通过软件方便定义网络拓扑,对网络资源有一个非常合适或者适配的满足的配置。OpeeFlow作为实现方式,完成了出事概念之后迅速的在产业界得到了扩散。虽然其诞生的时间不长,但是其实现理念上的优势和众多厂商的有力推动以及相关标准的逐步完善,已经赢得了众多的机会和挑战。最终使其双用化变成可能。

从SDN大事记中是由Google为、微软等发起的ONF基金会,思科、英特尔、华为、中兴也都加入了这个联盟。

第二个思科公司今年上半年成立1亿资金专注于SDN产品的研发,Google额内部已经部署了Openflow1.0,这说明SDNOpenflow已经得到厂商的认可,推进非常之快。

破解SDN发展这么快的原因,是抓住了源头,它是数据面和控制面分离,标准化接口,提供了廉价、开放和易与创新的网络平台。创作网络中的路由系统在硬件控制面软件支撑以及网络应用上的异构性往往采用垂直的方式出现,导致结构封闭。

SDN体系结构中通过网络操作系统对底层资源功能进行高度抽象,虚拟化层进行对资源切片,为每个虚拟网提供相关的控制平面,提供不同的控制功能。在这个结构下很容易通过编程的方式配置全网资源实现灵活、便捷的管理。

SDN正是借鉴了计算机体系结构的一些宝贵思想。当然全球在进行未来网络创新实践中不仅仅只有SDN,美国的FIA、FIRE计划等等也进行了相关描述。这些项目和研究计划从不同的角度针对互联网问题展开研究,但是没有一个研究计划和项目像SDN这样引起全球产业界和学术界的关注。

特别是强调了目前环境下可以进行网络部署,这是我们在做创新网络中一个非常明确的信号。我们必须是兼容现有的网络,同时考虑今后可能产生的一重新的变革。我们认为SDN成功之所在有三点:

一、它有一个创新的网络编程方式。这个当然可以通过从计算机的角度,从清晰的层次结构、数字面、控制面的分离,全网的编程来实现。

二、一键应用驱动。

三、产、学、研用的良好生态。美国在各大学之间提供相关的网络资源进行全国的网络创新实验。SDN成功从大的概念来说这三点是它成功的关键。

SDN热潮后面看看我们国家这几年在网络创新、发展和研究实践中所做的一些事情。国家从十一五开始部署了973研究计划和863的重大研究计划的部署。在系统上代表性的有大规模的ACI会聚接受器和06年、07年路由器原型系统的开发。

今天主题峰会是开放网络和SDN,这方面我们国家通过全国科研院所的攻关实践孕育出了一些成果,其中有一项比较有代表性就是可重勾的柔性网络RFN。它和SDN有很多相似性。下面介绍一下我国自主创新可重构网络的设计思想和基本理念。

这个体系的设计不仅是针对互联网的设计原则,网络的复杂难以多样的业务和差异化的网络需求,RFN的理念是通过虚拟化的方法将基础网络和服务承载网分离,提出了从功能、服务网络多层次的重构思想。从而实现依据用户业务需求构建业务承载网,为不同的业务提供差异化的网络服务这是它设计的理念。

其中它的柔性思想主要表现在网络拓扑、服务特征和承载技术这是可变的。在这个图上可以看到通过可重构的柔性网构成了三种不同的服务网,公共服务网和技术服务网。当然我们高度采用了网络虚拟化的思想。整个结构分为三个平面,一个是业务层,服务层和功能层。从服务层角度来看,它是从全网的感知信息出发,对业务以及数据面的网络资源行为特征技术组配实现对网络多种业务的辐射。

功能层基于构建化的处理,这里的构建是网络基础体系中最小力度的资源或者能力,实现对全网的重构提供网络承载。

第三,对于构建重构。对软件和硬件资源通过编程的方式,也是通过编程控制方式,或者对软件完全的承载。这是根据它的业务需求我们可以对它最基层的网络协议等等进行重构,实现对资源模块的灵活重构。提到了服务层和构建重构层是它最有特色的地方。构建之间的连接十分灵活,可以跳转、并行处理满足不同的业务所需要的网络服务的需求。

第二,构建和跳转,我们原来是通过三个构建完成一个业务服务的需求。在出现紧急情况下,或者是出现第二个蓝色构建出现故障的情况下,我们通过网络迂回的方法可以实现降低网络安全方式下达到快速的传递,这个是这个体系下比较有亮点的地方。构建之间接口的传递通过数据的水平处理和数据传递的两大主线完成。这个机制和SDN软件定义方式有异曲同工之处。

对于大规模网络规模而言需要重构管理系统采用分布式策略进行网络的协同的重构。这是对网络资源感知之后有三个节点生生相关的构建重构指令,生成域内逻辑承载网。通过协调工作达到多域或者跨域逻辑承载网的构建。

在分析SDN和RFN实现思想上的异同,以下五个方面可以做一个对比。第一在网络层次结构上SDN用应用面、操作系统、底层硬件三层结构支撑全网管控和编程。而RFN通过网络面进行全网管控和编程。第二在编程能力SDN主要是基于流表实现对网络的逻辑编程,RFN深度可编程,对网络功能、设备、服务能力等进行多力度的编程。

可以完全支撑SDN的编程功能。在可演进上SDN通过增量可演进性比较依赖于具体的协议。RFN基于构建化功能处理模式,可通过构建级的编程实现网络级的重构,进而通过重组实现网络服务,以适应不同业务变化的趋势。

第四点,在虚拟化方面目前RFN提供了服务承载网的概念,实现较完整的网络虚拟化实现。最后一点是在对业务的支撑上Openflow SDN对数据包的处理目前是相对固定的,RFN是采用基于业务流的数据包,对不同的业务提供不同的网络服务。

总体而言,两者都提出了一种新的网络体系结构,更是一种网络的设计思想,提出了网络可进化的理念。RFN提出了灵活的构建重构机制,市一中具备演进能力的网络设计思想。

我国创新网络研究之对策:我们认为共同推进和繁荣我国未来网络创新技术的氛围,占领国际领域网络制高点应该着重考虑:

建立产、学、研良好的生态环境,可以联合研究院所和系统商研究具体技术和设备需求,设备研发和应用部署。

第二从大处着眼、小处着手,总体考虑网络发展的问题,可以考虑目前Openflow SDN的思路,轻量级的。

第三可以考虑从企业网、效益网、数据中心网等边缘网络的需求,尝试从边缘网络开展创新体系,降低应用的难度和门槛。

第四,政府支持、顶层设计、资源整合、统一规划。借此机会呼吁,科研规划中要培育发展我国独立自主已有的创新网络的成果,做好延续、滚动的规划,提高科研效率。并借鉴于国际技术。

国际上创新网络研究的经验,我们国家应该做的事情是加速推动我国未来创新网络事业和环境的建设。这是接下来要特别关注的事,因为现在网络做事业必须在真实的环境下做,也不能说对原有系统完全的隔离。