Programvaredefinerte nettverk (SDN) fremstår som en nøkkelteknologi som muliggjør innovasjon innen nettverksløsninger og applikasjoner.
Økningen i multimedieinnhold, den utbredte bruken av mobile enheter og etterspørselen etter skytjenester har alle bidratt til behovet for mer fleksible og effektive nettverksstrukturer.
Disse trendene har resultert i uforutsigbar trafikk og plutselige topper i etterspørsel etter ressurser, noe som har utfordret tradisjonelle nettverksmodeller.
En alternativ tilnærming var nødvendig, da skalering av tradisjonell nettverksinfrastruktur for å håndtere disse svingningene ofte er dyrt og komplisert.
SDN ble utviklet for å løse denne utfordringen ved å skille kontrollplanet fra dataplanet. Dette tillater nettverket å automatisk omkonfigurere seg for å møte endrede krav, og forbedre den generelle ytelsen og effektiviteten. La oss utforske hva SDN innebærer.
Hva er SDN?
Programvaredefinert nettverk (SDN) er en moderne nettverksarkitektur som gir administratorer mulighet til å bruke programvare for å definere og kontrollere atferden til nettverksenheter, i stedet for å konfigurere hver enhet individuelt.
Det er ofte kombinert med nettverksfunksjonsvirtualisering (NFV) for ytterligere å forbedre nettverkets fleksibilitet og kostnadseffektivitet. Det muliggjør også sentralisering av nettverksintelligens, noe som forenkler feilsøking og overvåking.
SDN Arkitektur
En SDN-arkitektur består vanligvis av tre hovedlag: applikasjonslag, kontrolllag og datalag.
Bildekreditt: Sotirios Goudos
- Applikasjonslag: Dette er det øverste laget i SDN-arkitekturen, og det definerer ønsket oppførsel i nettverket. Applikasjoner i dette laget kan inkludere verktøy for trafikkstyring, sikkerhetsregler eller virtuelle nettverksoverlegg.
- Kontrolllag: Kontrolllaget er ansvarlig for å implementere reglene og policyene definert i applikasjonslaget. Det er vanligvis implementert som en sentral kontroller som kommuniserer med nettverksenhetene i datalaget.
- Datalag eller Infrastrukturlag: Dette laget består av de fysiske nettverksenhetene, som brytere og rutere, som utgjør dataplanet. Disse enhetene er ansvarlige for å videresende nettverkstrafikk gjennom nettverket.
De nordgående og sørgående grensesnittene brukes til å lette kommunikasjonen mellom de ulike lagene i arkitekturen. Ved å integrere disse tre lagene kan nettverket fungere koordinert og effektivt.
Hvordan fungerer SDN?
I et SDN-nettverk er kontrollplanet og dataplanet atskilt. Kontrollplanet tar beslutninger om hvordan trafikk skal videresendes, mens dataplanet videresender trafikken i henhold til disse beslutningene.
Bildekreditt: Jun Luo
Kontrollplanet implementeres ved hjelp av en sentral kontroller, en programvareapplikasjon som kjører på en eller flere servere. Kontrolleren har en global oversikt over nettverket og bruker denne informasjonen til å ta beslutninger om trafikkflyt. Dette gjøres ved å kommunisere med dataplanenheter i nettverket, kjent som «videresendingselementer» eller «brytere».
Disse bryterne i et SDN-nettverk er vanligvis «åpne», noe som betyr at de kan kontrolleres og programmeres av ekstern programvare i stedet for å ha fast definerte regler for videresending. Kontrolleren kan dermed konfigurere bryterne til å overføre trafikk som ønsket.
For å kontrollere bryterne bruker kontrolleren et sørgående API, et sett med protokoller og grensesnitt som gjør at kontrolleren kan sende instruksjoner til bryterne og motta statusinformasjon. Kontrolleren bruker nordgående API-er for å kommunisere med applikasjoner og systemer på et høyere nivå som bruker nettverket, for eksempel applikasjoner som kjører i skyen.
På denne måten fungerer kontrolleren som nettverkets «hjerne» ved å ta beslutninger om trafikkflyt og kommunisere disse beslutningene til bryterne. Bryterne fungerer som nettverkets «muskler», utfører instruksjonene fra kontrolleren og videresender trafikken i samsvar med disse.
SDN Egenskaper
Det er flere viktige egenskaper ved SDN som skiller det fra tradisjonelle nettverksarkitekturer:
- Fleksibilitet: Endringer i nettverket kan gjøres uten fysisk omkonfigurering av enheter, slik at nettverksadministratorer raskt kan reagere på skiftende behov.
- Programmerbarhet: Atferden til nettverket kan programmeres ved hjelp av API-er eller andre programvareutviklingsverktøy. Dette forenkler automatisering av nettverksoppgaver og integrasjon med andre systemer.
- Abstraksjon: I en SDN-arkitektur er kontrollplanet skilt fra dataplanet. Dette gjør det lettere å endre nettverkets funksjonalitet uten å påvirke enheter som videresender trafikken.
- Virtualisering: SDN muliggjør virtualisering av nettverksressurser, slik at administratorer kan opprette virtuelle nettverk etter behov. Dette er spesielt nyttig i skymiljøer med dynamisk etterspørsel etter nettverksressurser.
En viktig fordel med SDN er at det gir virksomheter muligheten til å simulere sin fysiske nettverksinfrastruktur i programvare, noe som kan redusere de totale investerings- (CAPEX) og driftskostnadene (OPEX).
Typer SDN-arkitekturer
Forskjellige typer nettverk kan kreve ulike tilnærminger til SDN.
For eksempel kan et stort bedriftsnettverk med mange enheter og en kompleks topologi dra nytte av en hybrid SDN-arkitektur, som kombinerer sentraliserte og distribuerte elementer. En sentralisert SDN-design kan være passende for mindre nettverk med færre enheter og en enklere topologi.
Det er viktig å vurdere de ulike alternativene nøye og velge den arkitekturen som best møter organisasjonens behov. SDN benytter hovedsakelig fem ulike arkitekturmodeller.
#1. Sentralisert SDN
I en sentralisert SDN-arkitektur er alle kontroll- og administrasjonsfunksjoner samlet i en sentral kontroller. Dette gir administratorer enkel kontroll over nettverkets atferd, men kan også skape et enkelt feilpunkt.
#2. Distribuert SDN
I denne arkitekturtypen fordeles kontrollfunksjonene på flere kontrollere, noe som gir økt pålitelighet, men kan gjøre nettverksadministrasjonen mer kompleks.
#3. Hybrid SDN
Hybrid SDN-arkitektur kombinerer sentraliserte og distribuerte elementer. En sentralisert kontroller kan brukes for noen funksjoner, mens distribuerte kontrollere kan brukes for andre, avhengig av nettverkets behov.
#4. Overlegg SDN
Overleggsarkitekturer bruker virtuelle nettverksteknologier, som VXLAN eller NVGRE, for å opprette et logisk nettverk på toppen av et eksisterende fysisk nettverk. Dette gjør det enkelt å opprette, endre og slette virtuelle nettverk.
#5. Underlag SDN
Underlagsarkitekturen bruker den eksisterende nettverksinfrastrukturen til å støtte virtuelle nettverk ved å bruke teknologier som MPLS eller segmentruting for å opprette virtuelle forbindelser mellom enheter.
Læringsressurser
Det kan være utfordrende å velge de beste ressursene for å lære om SDN, da det finnes mange alternativer. Det kan være nyttig å prøve ulike ressurser for å se hva som fungerer best for deg.
#1. SDN Lynkurs Praktisk/Hands-on
Dette er et kurs som tilbys på Udemy-plattformen. Kurset gir praktisk erfaring i SDN og OpenFlow-basert nettverksprogrammering, og dekker avanserte OpenFlow-konsepter som målertabell (QoS) og gruppetabell (Load balancer, Sniffer).
Dette kurset anbefales sterkt for alle som ønsker å lære mer om SDN og de ulike teknologiene som er involvert. Grunnleggende nettverkskunnskap er tilstrekkelig for å starte kurset.
#2. SDN: Programvaredefinerte nettverk
Denne boken tar for seg SDNs viktigste teknologier og protokoller, inkludert OpenFlow, OpenStack og ONOS, med detaljerte eksempler på hvordan disse teknologiene kan brukes til å bygge og administrere nettverk.
Boken gir også nyttige tips for oppsett og administrasjon av SDN-nettverk, inkludert feilsøking og sikkerhetshensyn.
#3. SDN og NFV forenklet
Denne boken gir en omfattende oversikt over SDN og NFV, inkludert fordeler, teknologier og bruksområder, med eksempler og casestudier fra virkeligheten for å illustrere nøkkelpunkter og vise hvordan disse teknologiene brukes i bransjen.
Forfatterne presenterer sentrale konsepter på en klar og konsis måte, noe som gjør boken tilgjengelig for lesere med ulik teknisk bakgrunn.
#4. Programvaredefinerte nettverk
Denne boken gir en grundig introduksjon til SDN fra perspektivet til de som implementerer og bruker teknologien.
Boken er nyttig for å forstå hele SDN-arkitekturen, også for nybegynnere, og diskuterer hvordan nettverket er designet med industristandarder for et skalerbart miljø.
#5. SDN og NFV: Essentials
Dette er en godt skrevet og engasjerende guide som gir et solid fundament i SDN og NFV, og passer for lesere med ulik teknisk bakgrunn.
Den beste måten å lære om SDN er å få praktisk erfaring med å bruke SDN-verktøy og teknologier. Du kan prøve å sette opp et enkelt SDN-miljø med verktøy som Mininet og en kontroller som RYU, og eksperimentere med å kontrollere nettverkstrafikk ved hjelp av programvare.
Oppsummering
SDN er verdifullt i dagens digitale landskap fordi det gjør nettverk mer fleksible og effektive.
I tradisjonelle nettverk er kontrollplanet og dataplanet tett koblet sammen, noe som betyr at endringer i kontrollplanet krever endringer i dataplanet. Dette kan gjøre det vanskelig og tidkrevende å endre nettverket, spesielt i store og komplekse nettverk.
Med SDN abstraheres kontrollplanet fra dataplanet, noe som forenkler kontroll og optimalisering av nettverkets oppførsel gjennom programmering. Dette er spesielt nyttig i miljøer der det er behov for raske og enkle endringer i nettverket, for eksempel i skymiljøer med rask endring av arbeidsbelastninger.
Forhåpentligvis fant du denne artikkelen nyttig for å lære om SDN og dets arkitektur.
Du kan også være interessert i å lære om de beste agentløse nettverksovervåkingsverktøyene.