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汪军:软件定义网络产业、技术及挑战

发表日期:2012年12月20日      共浏览 340 次      编辑:

今天很荣幸再次和大家分享中兴通讯在未来网络创新方面的相关工作,今天我的课题是《软件定义网络产业、技术及挑战》,我主要的视角是从设备供应深角度看的。这个演讲有三个部分,第一个部分是看SDN产业概念,第二个是SDN关键技术和创新机会,第三个是SDN技术和市场挑战。

讲到未来网络的创新,首先我们看看创新的生命周期,通讯界运营商很多的下一代网,从九十年代开始就开始下一代网,然后到今天的未来网络,有些技术是失败的,有些技术是成功的。这些创新所出现的机遇,它的时间点都不太一样,首先创新技术成功的前提是很好的满足了客户的需求,但是技术上客户的需求会随着时间的推移在发生着变化。在技术发展的初期,实际上是落后于需求的,一旦需求供应,超过了供应的话就会出现问题的。当老技术持续改进,其效用供大于求时,则是创新技术出现的时机。起初创新技术提供的是其它特征的巨大改进,比如易用性,开放性,但是无法满足主流市场的主流效用需求,只能在某种形式的低端市场生存。SDN的愿景是开放网络,它的架构是转化分离的架构。SDN本身作为一个发源于学术界,逐渐走入产业界也有自己的定位,起初它定位在网络策略管控,随着时间的推动它成为一个互联网创新的平台。其实国内真正关注到SDN是在今年的四月份之后,这个是SDN大概的概况。 

我们看它的核心网络架构主要承载着控制分离,首先它是一个集中控制,这样使得全局优化成为可能,比如流量工程、负载均衡,集中控制使得整个网络可以当作一台设备进行维护,设备零配置即插性大大降低运维成本。还有是网络虚拟化,逻辑网络和物理网络的分离,逻辑网络可以根据业务需要配置、迁移,不受物理位置的限制。一般意义上SDN是以拓扑管理中心应用的,普通的L2和L3交换路由控制。另外还有以用户和会话控制为中心的应用,除了这个之外保护防火墙和混合模式。下面我们看一下企业IT心目当中的SDN,这是美国的一个杂志做的调研,大家主要是看到SDN的价值是降低成本、自动化的管理以及实现网络级安全策略。我们学术界更多是强调它的开放性和可编程性,普通的用户很难直接从开放性和可编程性中获益。进入产业链的变化最主要是对中间,社会供应商分离成了网络和应用的系统开发上,这是一种Post的产业链。当产业平均水平不能满足目标市场的性能需求时,整合型封闭解决方案更有竞争力,否则水平开放产业协作更具竞争力。网络高端市场定制化芯片、软件占据主流,地段市场通用芯片,开源系统可满足需求,SDN对高端市场影响需要更长时间。总体来说SDN产业的现状,首先应用场景从校园网开始,逐渐进入数据中心和企业网商用环境,商用应用仍然以控制边缘网络为主,比如说Nicira的DVNI解决方案是控制器。为SDN优化的交换芯片还是个案,因此整个产业的硬件SDN转发设备尚不足以应用在大规模的网络中。国内厂商均有一定的研发投入,但是商用化进程落后于美国和日本厂商。

下面我们看一下SDN关键技术和创新机会,中兴的SDN研究领域目前的投入覆盖了数据中心的解决方案,企业网解决方案,SDN融合业务边缘网,和地域及骨干网解决方案。首先场景一是基于SDN虚拟多租户数据中心,这个我们现在也在预测。这个解决方案是通过数据中心集中控制器把SDN计算机存储节点的网络属性汇总成为网络配置,网络完全随计算实体而动,每个租户可以自己规划配置VM的IP地址,ACL,并调用VDC接口按需启动,迁移,这个是基于SDN的数据中心。场景二是运营商融合业务边缘网络,就是将转发设备的控制面提取出来集中到一起,采取标准化的协议控制转发面行动,转发面完全按照指令转发。场景三是SDN和CCN的结合,我们对SDN和CCN优化做了项目叫HECN,就是利用路由器进行控制,它带来的好处是我可以做全局的数据统计,能做内容路由的协同,能做边缘的路由器和中间缓冲的协调。其中的关键技术是SDN架构及NOS,这个图上半面是控制面的架构,它实际上以拓扑为中心,然后转化为应用,下面就是转发面。第二个关键技术是SDN、NOS分布式架构,考虑SDNNOS,典型配置1:64到100控制转发面,典型数据中心10K,需要100个NOS点。第三个关键技术是接口协议抽象能力,前面提到了在整个协议架构当中应用友好是第一位的,场景特定的接口抽象,强标准化束缚创新。南向接口是控制转发面的基本转发行为,通用性和稳定性是首要考虑的。对绝大多数客户而言,主要在北向接口的基础上进行网络功能定制化,直接使用南向接口以及节点级的API增加了问题的复杂度。SDN的创新机会,第一是新型的管道集中控制系统平台NOS,重新引领产业链,针对集中控制而设计的新型ASIC芯片,更加通用的转发抽象模型,更高的能效比设计,创新应用,教育科研网创新平台,高效的虚拟化数据中心,基于SDN的计算,存储、网络的一体化设计,DataCenterAsACwomputer。另外还有企业网络自动化部署、运维托管方案,运营商网络集中管控、开放接口及新型流量工程。

下面我们看一下SDN的技术和市场挑战,SDN的发展从2009年真正提出来差不多才三年时间,还是一个新兴食物。首先是开放和可编程性和边际成本的权衡,你要应用就要牺牲更多的空间,然后降低成本。对于给定系统而言,设计主要是在性能、成本以及通用性之间做权衡,对于转发设计而言,在性能仍然是瓶颈的条件下,SDN所需特性需要耗费额外的芯片成本来达成,通用的SDN能力需要更多的芯片成本来支撑。并不是所有的场景我们都可以使用于SDN,或者都适用于开放性的SDN。我们的一个看法从目前来看的话当产业不再关注硬件,硬件本身性能不是瓶颈时,产业将走向开放。第二个OpenFlow协议复杂性快速增长,协议复杂度随版本推进快速增长,必选项过多增加硬件的成本,可选项过多影响基本互通能力。还有一个是流表格式定义和可编程性,OF协议最简单的实现是假定交换机的每级流水线均具有最大宽度的TCAM匹配的能力,还有同步开销对性能的影响。

下面我们看一下SDN面临的非技术挑战,第一个是对SDN技术及产品形态的混淆,第二个是过分夸大SDN技术的普适性,实际上可能需要具体问题特定的解决方案,首先是碎片化的市场,然后才有可能走向通用化。第三个是产业链需要更多解决实际问题的商用产品和Usecase来推动。第四个是芯片厂商的参与度还比较偏低,另外国内数据中心规模以及计算虚拟化渗透比例锅底导致对SDN引入的驱动力不足。谢谢大家!