Концепция и преимущества программно-определяемых сетей SDN

При этом по мере развития интернет-услуг сети сталкиваются с новыми вызовами, такими как:

Сложность конфигурации устройств. IP-технологии развиваются в режиме «установки патча», в котором новые стандарты выдвигаются для решения предыдущих сложностей. На настоящий момент IETF выпустила более 7000 стандартов RFC. Это увеличивает количество функций устройств и служб, усложняя конфигурации устройств.
Сложность в управлении и обслуживании. В «живых» сетях, при необходимости использования глобальных сервисных политик требуется настройка конфигурации на каждом отдельном устройстве, и по мере расширения сети и появления новых услуг сложность управления и обслуживания возрастает.
Сложность внедрения инноваций на сети. В существующих IP-сетях уровень передачи трафика и уровень управления трафиком тесно связаны между собой. Механизм распределенного контроля и управления ставит развитие новых технологий в сильную зависимость от действующих сетевых устройств и требует согласованного подхода на многочисленных устройствах. Вследствие этого может потребоваться от 3-х до 5-ти лет для развертывания новых технологий.
Ограничения в разработке новых услуг и сервисов. С появлением таких услуг, как облачные вычисления и большие данные, обычные сетевые техноло­гии и архитектура уже не оптимальны для динамической конфигурации, обеспечения пропускной способности по требованию и автоматической балансировки нагрузки сети.

Для решения вышеупомянутых задач индустрия исследует технические решения, повышающие гибкость сети, отдаляясь от закрытой архитектуры устройств и улучшая программируемость.
Программно-определяемая сеть (SDN, англ. software-defined networking) — это сеть передачи данных, в которой уровень управления отделен от устройств передачи данных и реализуется программно. SDN является результатом многолетних технических изысканий в данной области.
SDN-подход разделяет уровень управления от уровня передачи трафика с помощью централизованного управления (вместо обычного распределенного управления), а также позволяет сети быть программно-определяемой с помощью открытых и программируемых интерфейсов.

Рис 1: Архитектура SDN
На рис. 1 показана архитектура SDN. Отличия от обычной сетевой архитектуры состоят в том, что SDN за счет разделения аппаратного и программного обеспечения делает сеть виртуализированной на базе информационных технологий и программного обеспечения. Использование SDN упрощает конфигурирование устройств, управление и контроль, а также улучшает коэффициент загрузки сети и ускоряет внедрение различных инноваций.
Экосистема SDN и состояние развития индустрии
В 2012 году произошло первое крупное использование SDN-сетей, компания Google развернула SDN (на основе самостоятельно разработанных продуктов) в центрах хранения и обработки данных (ЦОД) для решения задачи эффективного планирования трафика. Впоследствии велись непрерывные изыскания на основе коммерческих приложений SDN.
С точки зрения массового рынка, SDN находится на ранней стадии коммерческого использования, готовясь к коммерческому прорыву. Некоторые крупные поставщики облачных услуг, такие как Amazon и Microsoft уже используют или собираются использовать сетевые решения на базе SDN. В то же время телекоммуникационные операторы прилагают усилия по использованию SDN для решения вопросов управления и обслуживания сети, развертывания и оптимизации новых сервисов.

Рис 2: Экосистема SDN
Что касается развертывания SDN у крупных операторов, находящихся как в Китае, так и за его пределами, то большинство операторов уже перешли от этапов оценки SDN и проверки концепции к коммерческому развертыванию SDN на базе экспериментальных пилотных проектов. Небольшая же часть операторов уже начала коммерческое развертывание SDN в более крупных масштабах.
Согласно исследованиям отраслевых консалтинговых институтов, многие операторы достигли консенсуса по фундаментальным изменениям, которые SDN произведет в сетях будущего. Считается, что SDN позволит получать больше доходов, существенно повысит эффективность управления и обслуживания, а также снизит стоимость инвестиций. В ходе двухлетних исследований по развертыванию SDN в сетях операторов были установлены следующие сценарии применения SDN, расположенные в порядке убывания приоритетности:

сеть одного ЦОД,
сеть между несколькими ЦОД,
синергия между IP- и оптическими сетями,
магистральная IP-сеть,
IP-сеть доступа сотовой связи.

Как показано на рис. 2, экосистема SDN включает следующие роли и определения:

пользователи: операторы связи, интернет-корпорации, предприятия и пользователи кампусов;
поставщики: поставщики телекоммуникационного оборудования, программного обеспечения, поставщики приложений SDN, производители тестового оборудования и произ­водители чипов;
организации стандартизации и организации, предоставляющие открытые исходные коды;
университеты и научно-исследовательские институты.

Среди вышеперечисленных ролей ключевые в экосистеме SDN отводятся: поставщикам телекоммуникационного оборудования, интернет-корпорациям и производителям программного обеспечения.
Операторы связи являются наиболее заинтересованной в SDN стороной. Они хотят использовать SDN для оптимизации сетей, повышения эффективности использования ресурсов, а также сокращения затрат на строительство, управление и обслуживание без отставания от развития интернет-приложений, а также для внедрения новых сервисов.
Компания AT&T выбрала SDN/NFV (англ. Network Functions Virtualization, виртуализация сетевых функций) архитектуру в качестве стратегии развития своей сети. В 2013 году AT&T запустила программу «Domain 2.0», используя SDN/NFV для преобразования инфраструктуры, основанной на аппаратных средствах к инфраструктуре, основанной на программном обеспечении с построением открытой облачной сети. В 2014 году AT&T представила определяемую пользователем облачную систему, построенную на основе архитектуры SDN/NFV.
В свою очередь, компания NTT успешно развернула облачные сервисы на основе SDN для предоставления услуг облачных вычислений в разных регионах для своих корпоративных клиентов.
Операторы в Китае также начали пилотные проекты SDN. В 2014 году Beijing Telecom в сотрудничестве с компанией Huawei применили SDN к сетям ЦОД. Компании Fujian Telecom и Huawei сотрудничают в первом в мире совместном инновационном проекте для оптической транспортной сети. Sichuan Unicom и Huawei завершили первый в мире коммерческий проект по развертыванию SDN для сети IP RAN. China Mobile и Huawei завершили первый в мире коммерческого развертывания SDN для SPTN.
Касательно поставщиков телекоммуникационного оборудования, многие традиционные производители предпочитают использовать существующие аппаратные средства, такие как коммутаторы и маршрутизаторы, предлагая планирование ресурсов сети и планирование трафика с применением вновь разрабатываемых решений SDN и сопутствующих продуктов.
Преимущества SDN и вызовы для операторов
Операторы могут использовать SDN для быстрого представления и внедрения новых услуг, и в то же время, делая свою сеть видимой, управляемой и контролируемой, а также улучшая возможности управления и обслуживания.
Преимущества SDN для операторов: SDN приносит пользу операторам в разрезе сервисов и услуг, эксплуатации и технического обслуживания, оптимизации сети.
Касательно услуг, SDN осуществляет быстрое их внедрение и получение прибыли, автоматизацию обслуживания и автоматизированное выделение ресурсов для различных служб.
Касательно эксплуатации и обслуживания, то SDN реализует автоматизированное развертывание сети, комплексное управление и контроль услугами и сетью.
Касательно оптимизации сети, SDN осуществляет автоматическую оптимизацию сетевого трафика в масштабе реального времени с учетом состояния IP- и оптических сетей. Это наиболее важные аспекты SDN. На этом этапе снижение затрат на устройства больше не является главной заботой операторов. Вместо этого операторы полагают, что SDN может более эффективно использовать сетевые ресурсы, тем самым экономя затраты.

Приоритеты для развертывания SDN: Операторы составляют свои собственные планы по развертыванию SDN в различных доменах сети. Согласно временному графику реализации SDN, первыми тремя доменами, в которых будет реализован SDN, являются:
сеть в пределах ЦОДа;
облачные сервисы и передача данных между ЦОДами;
IP + оптическая синергия, оптический транспорт, корпоративный доступ, магистральная сеть IP/MPLS, агрегация городской сети и мобильного транспорта.


Ключевые аспекты при развертывании SDN: Несмотря на то, что SDN выгоден операторам с разных точек зрения, перед началом развития и внедрения необходимо тщательно проработать следующие аспекты:
Как эволюционировать существующие сети в SDN, как использовать SDN для быстрого комплексного запуска сервисов через устройства разных производителей и разные регионы?
Как гарантировать безопасность сетей на основе SDN?
Как обеспечить надежность сети операторского класса?
Как гарантировать взаимодействие систем BSS/OSS с SDN и возврат инвестиций?

Компания Huawei, являясь одним из лидеров на рынке телекоммуникационных решений, активно занимается разработками в области SDN/NFV, имеет пакет решений, реализованных в коммерческих сетях. Также компания Huawei является активным участником и вкладчиком при разработке стандартов открытого ПО в составе таких организаций, как ONF, IETF, ETSI, OpenStack.
В компании готовы к обсуждению любых вопросов, связанных с анализом и планированием сетей при реализации концепции SDN на вашей сети.
Авторы: Артем Пузин, Умид Мавлянов менеджеры по проектированию сетей компании Huawei в Узбекистане
Batafsil | Подробно | Read more... InfoCOM