我們開源網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)系列的前三部分涵蓋了OpenDaylight、Open vSwitch和OpenStack，所有這些都是旨在改變供應(yīng)商、電信和企業(yè)客戶處理網(wǎng)絡(luò)方式的廣泛軟件項目。這三個計劃涉及軟件定義網(wǎng)絡(luò) （SDN） 控制器 （ OpenDaylight ）、虛擬交換 （ Open vSwitch ） 和云編排 （ OpenStack ）。

在這篇文章中，我們將介紹一些開源網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這些協(xié)議在推動提高網(wǎng)絡(luò)敏捷性方面發(fā)揮了重要作用。可以說最突出的是 OpenFlow，它確實是 SDN 運動的催化劑，因為它使業(yè)界關(guān)注交換機可編程的想法。OpenFlow 起源于 Ethane，這是當(dāng)時斯坦福博士在 2006 年的一個項目。學(xué)生 Martin Casado（自 Nicira 的首席技術(shù)官和聯(lián)合創(chuàng)始人以來，目前是 Nicira 收購方 VMware 的高管），現(xiàn)在由開放網(wǎng)絡(luò)基金會管理。

OpenFlow：一種用于管理流量和啟用 SDN 編排的協(xié)議

盡管 OpenFlow 很突出，但它并不是 SDN 的唯一協(xié)議，它本身也不足以成為 SDN。相反，正如史蒂夫·埃文斯（Steve Evans）不久前在 ComputerWeekly 上指出的那樣，它是SDN 架構(gòu)的構(gòu)建塊，它實現(xiàn)了對 SDN 至關(guān)重要的關(guān)鍵抽象和可編程性。

在最基本的層面上，OpenFlow 集中了數(shù)據(jù)包交換控制，取代了控制大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)上每個交換機發(fā)送數(shù)據(jù)包的位置的專有軟件。它基于靈活的流場，而不是簡單的基于目的地匹配，它被設(shè)計為SDN內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)和控制平面之間的標(biāo)準(zhǔn)通信接口。使用 OpenFlow，不僅可以解耦轉(zhuǎn)發(fā)和控制，還可以解耦軟件和硬件以及物理和邏輯配置。

傳統(tǒng)的 L2 交換機使用 MAC 學(xué)習(xí)和單播泛洪來逐步填充其轉(zhuǎn)發(fā)表和目標(biāo) MAC 地址以進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而圍繞 OpenFlow 構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器或 VM 上運行的 OpenFlow 控制器（例如 OpenDaylight）接收其轉(zhuǎn)發(fā)表指令。OpenFlow 控制器通過 OpenFlow 協(xié)議與交換機和路由器進(jìn)行交互，并通過北向 API 與業(yè)務(wù)應(yīng)用程序交互。

控制器的集中位置使其能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的流控制，以最大限度地提高帶寬利用率，提供更好的端到端 QoS，并根據(jù)業(yè)務(wù)策略有效響應(yīng)來自應(yīng)用程序和服務(wù)的動態(tài)需求。OpenFlow 是云編排的理想伴侶，因為其更靈活、可編程的特性使其成為支持策略驅(qū)動的基礎(chǔ)架構(gòu)環(huán)境的連接的基礎(chǔ)。

OpenFlow 系統(tǒng)包含三個關(guān)鍵組件：

· OpenFlow兼容交換機中的流表

· OpenFlow 控制器，如上所述

· 控制器和交換機通信的OpenFlow協(xié)議

OpenFlow 交換機上的流表條目包含可以匹配的數(shù)據(jù)包字段，包括源（或目標(biāo)）以太網(wǎng)或 IP 地址、TCP/IP 端口等。諸如將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到正確的端口、更改標(biāo)頭值或丟棄是由基于這些字段的流策略驅(qū)動的。

流參數(shù)由控制器定義，通常還會接收與現(xiàn)有流表條目不匹配的任何數(shù)據(jù)包。當(dāng)控制器處理其中一個數(shù)據(jù)包時，它將創(chuàng)建一個新條目，其中包含將來處理類似流的指令。

OpenFlow 控制器和 OpenFlow 交換機的消息傳遞可能是對稱的、異步的或控制器到交換機的：

· 對稱消息是交換機和控制器之間的“hello”消息，以及用于監(jiān)控交換機到控制器通信延遲的回顯消息。

· 來自交換機的異步消息涉及上述與現(xiàn)有流表條目不匹配的數(shù)據(jù)包情況。交換機還可以通知控制器端口的變化、錯誤或由于不活動而導(dǎo)致的流的移除。

· Controller-to-switch聽起來像是控制器可能會向交換機詢問信息、修改其流表或在創(chuàng)建新條目后重新發(fā)送數(shù)據(jù)包。

OpenFlow 和 SDN 社區(qū)

OpenFlow 是 SDN 運動和更廣泛的開源社區(qū)機制中的一個重要組成部分。OpenFlow 與 OpenDaylight 和 Open vSwitch 有關(guān)鍵的交互（例如，它允許對 Open vSwitch 進(jìn)行編程擴展，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)自動化）。對于SDN來說，它是最有影響力的轉(zhuǎn)發(fā)/控制抽象的開源協(xié)議。Open Networking Foundation 現(xiàn)在囊括了惠普、華為、IBM 等多家主要廠商，并不斷完善 OpenFlow。

然而，這并不是鎮(zhèn)上唯一的游戲。思科已將 OpFlex 作為其以應(yīng)用程序為中心的基礎(chǔ)設(shè)施 （ACI） 的一部分，這可以看作是對 SDN 的一種非常不同的看法，它不需要 OpenFlow 的特定功能集。此外，諸如 VMware 的 NSX 之類的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方法為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可編程性提供了一種完全不同的范例。

隨著越來越多的組織轉(zhuǎn)向軟件定義的數(shù)據(jù)中心和額外的虛擬化，OpenFlow 幾年前開辟的 SDN 空間仍然具有很強的競爭力。隨著 Gartner 宣布 SDN 已達(dá)到其炒作周期的最低點，真正的采用者正在認(rèn)真工作，將 OpenFlow 及其競爭對手等協(xié)議轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H業(yè)務(wù)問題的實際解決方案。只有時間會告訴我們哪些范式會勝出。

審核編輯：郭婷