SDN

        Учените от Станфордския университет Dr. Martin Casado и Prof. Nick McKeown съвместно с Prof. Scott Shenker от университета в Бъркли щата Калифорния-САЩ, през 2007 г. съзават Nicira Networks - проекта за създаване на OpenFlow продукти и разпространение на SDN технологии. След това през 2011 г. Проф. Маккоун основава Open Networking Foundation (ONF), а през 2012 г. проф. Shenker е президент Nicira Network Virtualization Platform.
   Основната идеята, която те представят е комуникационните устройства да обменят информация на базата на нов протокол - (OpenFlow). Комуникационните възли също трябва да бъдат променени, за да бъдат съвместими с новия протокол. Поради липсата на подходяща степен на абстракция върху контролна на мрежата, учените решават да приложат абстракция на базата на flow таблиците за всеки комуникационен възел. Това дава възможност комуникационния възл да се контролира отвън. Те предлагат разделянето на системите, които управляват мрежата (control plane) от устройствата, който препращат потоците от данни (data plane). По този начин дефинират (външни) слоеве за софтуерно управление и контрол на цялата мрежа - SDN (Software Defined Networking).
   SDN - подход за проектиране, изграждане и управление на мрежовите услуги, който разделя системата, която взима решения (control plane), къде да се препраща трафика , от системите които препращат трафика до определено местоназначение (data plane). Планирането на мрежата и управлението на трафика да се осъществява по програмен път, предлагайки централизиран изглед върху мрежата.
Осъществява се физическо разделяне на слоевете за данни и контрол, като функцията за контрола се изнася на външен SDN- контролер. Обикновенно тази функция се изпълнява от стандартен сървър. За приложения на по-високия слой е предоставен API интерфейс. По този начи въвеждането на нови услуги в мрежата се облекчава и ускорява. Взаимодействието между control plane и data plane се осъществява с помоща на протокола OpenFlow, който управлява връзката между мрежовите устройства (комутаторите) и централния контролер в софтуерно дефинирани мрежи (SDN).
Обикновенно OpenFlow се асоциира неправилно със SDN. OpenFlow е само стандарт на протокол за комуникация, съществуват и други протоколи на разположение на SDN и те са само елемент от цялостната SDN архитектура [3]. SDN дава възможност администратора централизирано да управлява комутаторите и маршрутизаторите и да пренасочва мрежовия трафик. Дава един по-обобщен поглед за организиране и построяване на цялата топологията мрежата.
Учените от Станфорд и Бъркли предложили да се раздели управлението от предаването на данни. Чрез софтуерното дефиниране на мрежите - SDN (Software Defined Networking).
Управление (control plane) е с вградения контролер.
Предаването на данни (data plane) е в:
комутационна таблица и комуникационна матрица.
Основния подход за реализация на SDN е разделяне на :
      1. Control plane , който определя къде да се направлява трафика. Управлението на мрежата да се осъществява от SDN контролер.
      2. От Data plane за предаване на трафика към точно определено място.
Архитектурата на SDN може да се раздели на три нива:
  - слой за гъвкаво и ефективно управление на мрежата;
  - слой за управление, вклчващ в себе си мрежова операционна система, която осигурява на приложенията мрежови сервизни дейности и програмен интерфейс за управление на устройства;
- инфраструктурен слой, който представлява нобор от мрежови устройства ( комутатори, канали за предаване на данните).
Компоненти на SDN :
       - Northbound API осъществява връзката между SDN контролера с управляващи контролера приложенията и различни услуги. Позволява на администратора гъвкаво да отделя мрежови ресурси в зависимост от нуждите на приложенията.
       - SDN контролер управлява цялата мрежа, контролера получава указания и инструкции от приложния SDN слой и ги препредава към компонентите на мрежата. Контролерът извлича информация за мрежата от хардуерните устройства и я връща обратно към приложния SDN слой.
       - Southbound API използва се за взяимодействие между SDN контролера и мрежовите устройства. Най-популярния протокол за взаймодействие е OpenFlow;

Фиг. 4. Архитектура на Software Defined Networking [4]
Архитектурата на SDN често се представя на северния и на южния гранични интерфейси, определяйки коуникациите между приложенията, контролера и мрежовите системи.
В Northbound интерфейс се опредля връзката между контролера и приложенията, а пък Southbound интерфейс осъществава връзката между контролера и мрежовия хардуер. Понеже SDN e виртуална архитектура, тези елементи не могат физически да се намират на едно и също място. SDN предоставя цялостена картина на мрежата и дава възможност да се анализира състоянието на мрежата в рално време.
SDN позволява мрежата да се анализира сама себе си и да събира информация за активността на приложенията работещи в мрежата. От една страна приложенията могат да заявяват и ползват мрежови услуги, от друга да предоставя на прилженията информация за топологията и състоянието на мрежата. Все повече функции ще преминават на нивото за контрол и ще стават програмируеми и автоматизируеми. Като целта е не конфигуриране или програмиране на компютърните мрежи, а програмиране на услуги с използването на автоматизацията.

Възможности за представяне на Software Defined Networking
SDN

Data plane Софтуер дефинирани мрежи реализират препращането на мрежовия трафика и осъществяват обработка на функции,като конфигуриране качеството на услугите QoS (Qualitiy of Service), филтриране, наблюдение и т.н. Data plane реализира препращанията, които се задават от controler plane. Controler plane може да конфигурирате data plane, да обработва самостоятелно събития, като повреди в мрежата или за подпомагане на функции, като: LLDP (Link layer discovery protocol), STP (Spanning tree protocol), BFD (Bidirectional forwarding detection) или ICMP (Internet control message protocol) . Връзката между Application и controller областите се осъществява през A-CPI (Application-controler plane interface) интерфейса. Той може да осъществява програмен контрол на функциите от RDB (Resource data base), да ни уведомява за настъпване на дадено събитие и др. За по-подробна информация виж: [7]

SDN

Фиг. 4. Data plane - network element

Controler plane Control Plane – взема решения за маршрутизация и контролира потока от данни в зависимост от състоянието на мрежата, задава команди на мрежовите устройства за промяна посоката на пакетите. Цялата управляваща логика е разположена в Control Plane. Основния SDN контролер управлява и координира взаимосвързаните ресурси и подчинени платформи, който също могат да имат SDN контролери за своята област.Получава информация за текущото състояние на мрежовите устройства чрез южния интерфейс D-CPI ( Data-controler plane interface).

SDN