利用开源网络协议提高网络敏捷性

我们开源网络标准系列的前三部分涵盖了OpenDaylight、Open vSwitch和OpenStack，所有这些都是旨在改变供应商、电信和企业客户处理网络方式的广泛软件项目。这三个计划涉及软件定义网络 （SDN） 控制器 （ OpenDaylight ）、虚拟交换 （ Open vSwitch ） 和云编排 （ OpenStack ）。

在这篇文章中，我们将介绍一些开源网络协议，这些协议在推动提高网络敏捷性方面发挥了重要作用。可以说最突出的是 OpenFlow，它确实是 SDN 运动的催化剂，因为它使业界关注交换机可编程的想法。OpenFlow 起源于 Ethane，这是当时斯坦福博士在 2006 年的一个项目。学生 Martin Casado（自 Nicira 的首席技术官和联合创始人以来，目前是 Nicira 收购方 VMware 的高管），现在由开放网络基金会管理。

OpenFlow：一种用于管理流量和启用 SDN 编排的协议

尽管 OpenFlow 很突出，但它并不是 SDN 的唯一协议，它本身也不足以成为 SDN。相反，正如史蒂夫·埃文斯（Steve Evans）不久前在 ComputerWeekly 上指出的那样，它是SDN 架构的构建块，它实现了对 SDN 至关重要的关键抽象和可编程性。

在最基本的层面上，OpenFlow 集中了数据包交换控制，取代了控制大多数网络上每个交换机发送数据包的位置的专有软件。它基于灵活的流场，而不是简单的基于目的地匹配，它被设计为SDN内转发和控制平面之间的标准通信接口。使用 OpenFlow，不仅可以解耦转发和控制，还可以解耦软件和硬件以及物理和逻辑配置。

传统的 L2 交换机使用 MAC 学习和单播泛洪来逐步填充其转发表和目标 MAC 地址以进行转发，而围绕 OpenFlow 构建的网络从服务器或 VM 上运行的 OpenFlow 控制器（例如 OpenDaylight）接收其转发表指令。OpenFlow 控制器通过 OpenFlow 协议与交换机和路由器进行交互，并通过北向 API 与业务应用程序交互。

控制器的集中位置使其能够优化网络范围内的流控制，以最大限度地提高带宽利用率，提供更好的端到端 QoS，并根据业务策略有效响应来自应用程序和服务的动态需求。OpenFlow 是云编排的理想伴侣，因为其更灵活、可编程的特性使其成为支持策略驱动的基础架构环境的连接的基础。

OpenFlow 系统包含三个关键组件：

· OpenFlow兼容交换机中的流表

· OpenFlow 控制器，如上所述

· 控制器和交换机通信的OpenFlow协议

OpenFlow 交换机上的流表条目包含可以匹配的数据包字段，包括源（或目标）以太网或 IP 地址、TCP/IP 端口等。诸如将数据包转发到正确的端口、更改标头值或丢弃是由基于这些字段的流策略驱动的。

流参数由控制器定义，通常还会接收与现有流表条目不匹配的任何数据包。当控制器处理其中一个数据包时，它将创建一个新条目，其中包含将来处理类似流的指令。

OpenFlow 控制器和 OpenFlow 交换机的消息传递可能是对称的、异步的或控制器到交换机的：

· 对称消息是交换机和控制器之间的“hello”消息，以及用于监控交换机到控制器通信延迟的回显消息。

· 来自交换机的异步消息涉及上述与现有流表条目不匹配的数据包情况。交换机还可以通知控制器端口的变化、错误或由于不活动而导致的流的移除。

· Controller-to-switch听起来像是控制器可能会向交换机询问信息、修改其流表或在创建新条目后重新发送数据包。

OpenFlow 和 SDN 社区

OpenFlow 是 SDN 运动和更广泛的开源社区机制中的一个重要组成部分。OpenFlow 与 OpenDaylight 和 Open vSwitch 有关键的交互（例如，它允许对 Open vSwitch 进行编程扩展，促进网络自动化）。对于SDN来说，它是最有影响力的转发/控制抽象的开源协议。Open Networking Foundation 现在囊括了惠普、华为、IBM 等多家主要厂商，并不断完善 OpenFlow。

然而，这并不是镇上唯一的游戏。思科已将 OpFlex 作为其以应用为中心的基础设施 （ACI） 的一部分，这可以看作是对 SDN 的一种非常不同的看法，它不需要 OpenFlow 的特定功能集。此外，诸如 VMware 的 NSX 之类的网络覆盖方法为实现网络可编程性提供了一种完全不同的范例。

随着越来越多的组织转向软件定义的数据中心和额外的虚拟化，OpenFlow 几年前开辟的 SDN 空间仍然具有很强的竞争力。随着 Gartner 宣布 SDN 已达到其炒作周期的最低点，真正的采用者正在认真工作，将 OpenFlow 及其竞争对手等协议转变为实际业务问题的现实解决方案。只有时间会告诉我们哪些范式会胜出。

审核编辑：郭婷