软件定义网络SDN的研究进展

SDN的研究进展

软件学报ＩＳＳＮ１０００—９８２５．ＣＯＤＥＮＲＵＸＵＥＷ

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，２０１５，２６（１）：６２－８１［ｄｏｉ：１０．１３３２８６，ｃｎｋｉ．ｊｏｓ．００４７０１】Ｅ－ｍａｉｌ：ｊＯＳ＠ｉｓｃａｓ．ａｃ．ｃａｈｔｒｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇｃｎ＠中国科学院软件研究所版权所有．Ｔｅｌ：＋８６一１０．６２５６２５６３软件定义网络（ＳＤＮ）研究进展木

张朝昆，崔勇，唐鬻神，吴建平

１０００８４）（清华大学计算杌科学与技术系，北京

通讯作者：崔勇，Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｕｉｙｏｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ

摘要：网络抽象促使软件定义网络（ｓｏｆｔｗａｒｅ．ｄｅｆｉｎｅｄｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，简称ＳＤＮ）的产生．ＳＤＮ将数据平面与控制平面解耦合，简化了网络管理．首先从ＳＤＮ诞生发展的背景入手，梳理了ＳＤＮ的体系结构，包括数据层、控制层和应用层，并按照ＳＤＮ的层次结构深入阐述其关键技术，特别分析了一致性、可用性和容错性等特性．然后，论述了ＳＤＮ在不同应用场景下的最新研究成果．最后，展望未来研究工作．

关键词：软件定义网络；接口；交换机；控制器；网络抽象

中图法分类号：ＴＰ３９３

中文引用格式：张朝昆，崔勇，唐瑶袜，吴建平．软件定义网络（ＳＤＮ）研究进展．软件学报，２０１５，２６（１）：６２—８１．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇ．ｃｎ／１０００－９８２５／４７０１．ｈｔｍ

英文引用格式：ＺｈａｎｇＣＫ，ＣｕｉＹ，ＴａｎｇＨＹ，ＷｕＪＰ．Ｓｔａｔｅ—ｏｆ－ｔｈｅ－Ａｒｔｓｕｒｖｅｙｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ－ｄｅｆｉｎｅｄｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ（ＳＤＮ）．ＲｕａｎＸｕｅＢａｏ／ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，２０１５，２６（１）：６２—８１（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．ｈｔｔｐ：ｌｌｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇ．ｃｎ／１０００—９８２５／４７０１．ｈｔｍ

Ｓｔａｔｅ－ｏｆ－ｔｈｅ－ＡｒｔＳｕｒｖｅｙＯＵＪｉａｎＳｏｆｔｗａｒｅ－ＤｅｆｉｎｅｄＮｅｔｗｏｒｋｉｎｇ（ＳＤＮ）

ＺＨＡＮＧＣｈａｏ－Ｋｕｎ，ＣＵＩＹｏｎｇ，ＴＡＮＧＨｅ—Ｙｉ，ＷＵＪｉａｎ－Ｐｉｎｇ

（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅｔｗｏｒｋａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎｂｒｉｎｇｓａｂｏｕｔｔｈｅｎａｉｓｓａｎｃｅｏｆｓｏｆｔｗａｒｅ—ｄｅｆｉｎｅｄ

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传统网络的层次结构是互联网取得巨大成功的关键．但是随着网络规模的不断扩大，封闭的网络设备内置了过多的复杂协议，增加了运营商定制优化网络的难度，科研人员无法在真实环境中规模部署新协议．同时，互联网流量的快速增长（预计到２０１８年，全球流量将达到１．６ｘ１０２１字节［１１），用户对流量的需求不断扩大，各种新型服务不断出现，增加了网络运维成本．

ＳＤＮ起源于２００６年斯坦福大学的ＣｌｅａｎＳｌａｔｅ研究课题【２１．２００９年，Ｍｃｋｅｏｗｎ教授正式提出了ＳＤＮ概念【３】．利用分层的思想，ＳＤＮ将数据与控制相分离．在控制层，包括具有逻辑中心化和可编程的控制器，可掌握全局网络信息，方便运营商和科研人员管理配置网络和部署新协议等．在数据层，包括哑的（ｄｕｍｂ）交换机（与传统的二层交换机不同，专指用于转发数据的设备）．交换杌仅提供简单的数据转发功能，可以快速处理匹配的数据包，适应流量日益增长的需求．两层之间采用开放的统一接口（如ＯｐｅｎＦｌｏｗｌ４】等）进行交互．控制器通过标准接口向交

基金项目：国家自然科学基金（６１１２０１０６００８，６１１６１１４０４５４）；国家高技术研究发展计划（８６３）（２０１３ＡＡ０１０４０１）；国家下一代互联网示范工程（ＣＮＧＩ一１２—０３—００３）

收稿时间：２０１４ ０２－２８；修改时间：２０１４ ０４－１９；定稿时间：２０１４—０７ １９；ｊＯＳ在线出版时间：２０１４ ０８—１９

ＣＮＫＩ网络优先出版：２０１４—０８．１９１４：１６，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．１３３２８８．ｃｎｋｉ．ｊｏｓ．００４７０１．ｈｔｍｌ