软件定义网络SDN的研究进展(14)

SDN的研究进展

张朝昆等：软件定义网络（ｓＤＮ）研究进展７５设备，并使用ＮＯＸ控制器与ＯｐｅｎＦｌｏｗ设备进行无线通信．Ｏｄｉｎ［９７】则利用ＳＤＮ技术在企业网上搭建无线局域网（ｗｉｒｅｌｅｓｓｌｏｃａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ，简称ＷＬＡＮ），将企业ＷＬＡＮ服务作为网络应用来处理，确保网络的可管可控特性．ＳＤＮ同样可以简化设计和管理ＬＴＥ网络．Ｌｉ等人【９８】采用转发设备上建立代理的方式来缓解控制器负载、降低响应时延等，从而方便用户使用ＬＴＥ网络．ＯｐｅｎＲａｄｉｏ［９９】讨论了可编程的无线数据平面问题，它将无线网络分成处理平面（即数据层）和决策平面（即控制层），并设计了可编程的无线接口．通过ＯｐｅｎＲａｄｉｏ，运营商仅需编写相应的数据转发规则，降低了对无线网络配置的复杂度．无线接入网（ｗｉｒｅｌｅｓｓａｃｃｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋ，简称ＲＡＮ）一般采用分布式算法来管理频谱（如２．４Ｇ和５Ｇ）和切入任务，设备规模比较大时，这样的工作变得十分复杂．ＳｏｆｔＲＡＮ［１００］可利用ＳＤＮ的全局信息快速、准确地协调基站ＲＡＮ所管理的无线接入设备，合理分配频谱资源，降低传输能耗．５未来工作

ＳＤＮ目前已经得到各方面的关注，不仅在学术界对ＳＤＮ关键技术进行了深入研究，而且在产业界已经开始了大规模应用．ＳＤＮ技术的出现带来了诸多机遇，同时也面临着更多的挑战．

（１）ＳＤＮ可扩展性研究

可扩展性决定着ＳＤＮ的进一步发展【ｌ０１】．ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议成为ＳＤＮ普遍使用的南向接口规范，然而ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议并不成熟，版本仍在不断更新中【１５１．由于ＯｐｅｎＦｌｏｗ对于新应用支持力度不足，需要借助交换机的软硬件技术【３２１增强支持能力，为接口抽象技术【４４１和支持通用协议的相关技术‘１６，２１，２５］带来发展契机．然而，应用的差异性增加了通用北向接口设计的难度，需要考虑灵活性与性能的平衡【６１１．提供数学理论支持的抽象接口语言【６５Ｊ成为了一种研究趋势．分布式控制器结构避免了单点失效的问题，提升了单一控制时网络的性能．然而，分布式控制器带来的同步［５０，５Ｈ和热备份等相关问题还需要进一步加以探索．

（２）ＳＤＮ规模部署与跨域通信

鉴于ＳＤＮ的种种优势，大规模部署ＳＤＮ网络势在必行．实现由传统网络向ＳＤＮ网络的转换，可以通过增量部署的方式完成【１０２，１０３］．大规模部署ＳＤＮ，需要充分考虑网络可靠性、节点失效和流量工程等问题［９４，９５］．以适应未来网络的发展需求．此外，大规模ＳＤＮ网络还存在跨域通信问题，如果不同域属于不同的经济利益实体，ＳＤＮ将无法准确获取对方域内的全部网络信息，从而导致ＳＤＮ域问路由无法达到全局最优．因此，ＳＤＮ跨域通信【ｌ叫将是亟待解决的问题之一．

（３）传统网络与ＳＤＮ共存问题研究

随着ＳＤＮ的持续发展，传统网络将与ＳＤＮ长期共存．为了使ＳＤＮ设备与传统网络设备兼容，节约成本，大多数设备生产厂商选择在传统设备中嵌入ＳＤＮ相关协议，这样造成传统网络设备更加臃肿．采用协议抽象技术【２ｌ】可确保各种协议安全、稳定地运行在统一模块中，从而可减轻设备负担，成为兼容性研究进展的趋势之一．

中间件（ＭｉｄｄｌｅＢｏｘ）在传统网络中扮演着重要角色，例如网络地址转换（ｎｅｔｗｏｒｋａｄｄｒｅｓｓｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ，简称ＮＡＴ）可以缓解ＩＰｖ４地址危机问题、防火墙可以保证安全问题等．然而中间件种类繁多，且许多设备都被中间件屏蔽，无法灵活配置，造成ＳＤＮ与传统网络无法兼容．建立标签机制，统一管理中间件，将逻辑中间件路由策略自动转换成所需的转发规则，以实现对存在中间件网络的高效管理【１０５＿１０引．

（４）ＳＤＮ在数据中心的应用研究

ＳＤＮ具有集中式控制、全网信息获取和网络功能虚拟化等特性，利用这些特性，可以解决数据中心出现的各种问题．例如在数据中心网络中，可以利用ＳＤＮ通过全局网络信息消除数据传输冗余【８４１，也可利用ＳＤＮ网络功能虚拟化特性达到数据流可靠性与灵活性的平衡【１０９１．可以预见，ＳＤＮ在数据中心提升性能和绿色节能【８８】等方面仍然扮演着十分重要的角色．

（５）借鉴ＳＤＮ思想融合ＩＰｖ６过渡机制

传统互联网面ｌ临着ＩＰｖ４地址耗尽的问题，解决这个问题最有效的办法是全网使用ＩＰｖ６地址．然而ＩＰｖ４互联网规模大、服务质量高，短时间内难以实现全网ＩＰｖ６．为了实现平滑过渡，ＩＰｖ６过渡技术成为当前互联网的热点…０１．现存的ＩＰｖ６过渡机制种类繁多，适用场景局限．利用ＳＤＮ掌握全局信息的能力来融合各种过渡机制，可充