多层SDN：实现拥塞管理和网络优化

在过去的几年里，对SDN的讨论主要围绕在分组层以及数据中心用例，但现在SDN的应用范围正在扩大。就在今年4月，开放网络基金会(ONF)设立了光传输工作组(Optical Transport Working Group)，该组将围绕光学技术开发SDN战略，这些光学技术包括光传输网络(OTN)和光子，以及分组-光集成。控制器中的分组-光集成能够实现一种新的高级功能，被称为多层SDN。

　　为什么需要多层SDN？

　　此前，网络行业已经尝试过将多层概念引入到一致的范式，但基本上没有实现多层整合的优势。而SDN能够提供逻辑集中式网络智能，再加上利用云计算提供无线 计算能力，这使其能够同时评估所有网络层来确定发送流量的最佳途径。现在，我们通常在单一层传输服务。通过多层SDN，网络可以通过最有效的技术来传输服 务，而不仅仅是预定义的传输技术。例如，交换式以太网服务在穿过网络时，可以部分通过OTN，然后通过多协议标签交换(MPLS)，再切换到以太网，如果 这是最有效的方式。

　　此外，如果特定层的带宽在网络的某些部分被耗尽时，多层SDN可以帮助协调带宽，从底层动态地增加带宽，或者在拥塞点从高层重新路由流量。在现在大多数网 络中，从底层获取带宽来缓解拥塞情况通常需要数天、数周或者数月，因为每层的管理员必须通过电子邮件和网络管理系统(NMS)多次协商来执行新的容量请 求。而智能多层SDN可以帮助网络及其运营团队消除这份工作，并在毫秒内作出最佳路径决策、权衡各层利弊。

　　多层SDN：拥塞管理和网络优化

　　同时，多层SDN网络还可以消除对抑制计时器的需要。抑制计时器是配置的等待期，在此期间，高层可以确保底层在高层之前对故障作出反应。此外，SDN控制器可以在最合适的层简单地解决问题，而且这只需要很短的停机时间。

　　另外，企业可以编写应用来提供自动化拥塞管理、动态定价以及网络优化。

　　自动化拥塞管理能够发现网络中长时间的拥塞，并与控制器合作来在底层增加带宽，以缓解拥塞情况，或者请求高层围绕拥塞重新路由流量。

　　面对当前和预期的服务需求，动态定价可以在多个网络层分析服务请求以及网络资源供应情况，并以不同定价提供不同服务。这有助于最大限度地提高每个连接的收入，并通过激励客户选择非高峰期，来减少资源消耗。

　　网络优化能够评估所有层的网络资源使用情况，并建议或执行服务路径更改，同时确保SLA合规性。因此，它可以确保更有效地使用网络，以及缓解当前或者潜在的拥塞。

　　什么能让多层SDN成为现实？

　　在使用这些应用之前，网络需要三个新的功能来实现基本的多层网络：多层拓扑;多层成本范式;以及多层路径计算。首先，控制器必须能够整合多层的拓扑结构， 并了解它们在整个网络中如何互通。控制器还必须建立和理解在网络层内以及网络层之间利用资源的“成本”，以评估跨网络的不同路径的利弊。管理成本、 CAPEX成本、运营成本和其他因素可以用来计算这种“成本”。最后，控制器必须能够映射这些资源成本到多层拓扑结构中，在网络中确定可行的路径，以及符 合服务SLA的网络设备，并为该服务确定最佳路径。

　　通过云计算无限的处理能力，在SDN支持的广域网(WAN)中执行这些功能是可以实现的，即使需要每秒进行数千次路径计算。服务供应商和企业能够获得的回 报是：网络将使用更少的带宽(减少15%到60%)，更自动化地减少运营开支，更加灵活，以及允许新的动态服务。多层SDN还可以让网络更加有利可图，因 为供应商和企业可以为动态新服务进行更动态的定价。

　　在现在这个高度连接的世界中，用户对带宽的需求越来越大，同时期望价格越来越低，多层SDN(特别是在WAN中)是少数能够帮助服务供应商和企业控制其设 备和运营预算的技术之一。在竞争激烈的市场，WAN中的多层SAN将帮助网络供应商和大型企业以最高的效率动态地交付服务。

二、多层SDN：实现拥塞管理和网络优化 之：
现在应用交付优化(ADO)的关键要素已经很常见：目前大多数WAN都包含优化功能，并且，大多数数据中心都有应用交付控制器(ADC)，用以控制服务器之间的负载均衡，以及执行其他服务，包括各种卸载。为了确保广域网更好地提供用户需要的服务，IT接下来需要专注于WAN聚合和软件定义网络(SDN)，原因在于：WAN聚合提供廉价的互联网连接和各种最后一英里WAN feed，来实现连续的高性能连接性;SDN则为WAN带来了新水平的控制、安全性和可视性。

　　ADO成主流

　　Nemertes Research对企业IT的年度基准研究反映了WAN优化的稳步增长，2005年WAN优化还很少见，而现在超过62%的企业已经部署了WAN优化或者计划在2014年进行部署—也就是说，大部分企业都有足够大的WAN进行优化!同样地，随着虚拟化版本和ADC即服务(ADCaaS)产品越来越流行，负载均衡器和ADC的使用正变得越来越普遍。

　　仍然有改进的空间

　　当然，企业的优化背景还会继续发展，并且，分支机构、连接性和网络技术方面的趋势正在推动新的ADO需求和技术发展。

　　Nemertes Research分析了企业内对灵活分支策略(即让分支机构变得更小和更灵活，更好地适应市场动态的策略)的驱动力。IT需要支持这一策略，确保企业可以更容易更便宜和更快地建立和关闭分支机构。

　　这种关键转变之一是直接互联网网站(不会通过数据中心发送回所有互联网流量的网站)和仅互联网网站(没有专用WAN链接，大多数使用VPN跨互联网连接到他们的数据中心)的迅速兴起。这种互联网连接的转变主要受几个趋势的推动：

　　· 越来越多地使用软件即服务(现在占所有应用产品组合的25%)

　　· 互联网服务价格的减少

　　· 互联网和专用WAN服务之间的的成本差异

　　· WAN链接配置更慢

　　构建廉价互联网

　　随着互联网链接越来越多地作为WAN替代或补充，这给企业带来了很多机会和挑战，因此ADO必须进行扩展来应对这些趋势。链路聚合是ADO利用互联网优势的最重要方式。ADO设备和服务需要能够让分支机构的所有连接看起来像是单个更好的更快和更可靠的连接。通过聚合多个互联网链接，或者结合互联网和专用WAN连接，ADO设备可以弥补互联网链路性能的各种差异，同时选用便宜的易于使用的互联网管道来提高应用性能和可用性。

　　ADO+SDN

　　在IT构建互联网支持的灵活分支机构的同时，企业网络中正在发生革命性变化。SDN已经从网络级云供应商的科学项目稳步发展为广泛可用的功能集。针对企业的SDN应用正在出现，虽然在Nemertes的基准研究中，只有6%的企业计划在2015年年底在生产过程中部署SDN，SDN很可能在未来五年内成为企业网络中重要组成部分。

　　SDN最显著的用例在于改变IT配置和管理数据中心网络(以及WAN内数据中心组件)的方式，SDN最终将不可避免地影响整个网络，以及涵盖WAN和ADO。通过结合ADO设备在通用编程控制下提供的服务集，这将允许SDN控制器来使用这些功能来提供更多灵活性，以满足特定性能要求和目标。当然，有些ADO服务也可能通过通用数据平面设备作为SDN应用来交付，这缓解了对专门设备的多种功能的的需求。

　　现在该做什么

　　IT需要探索所有WAN连接选项来提高分支灵活性和分支网络的可靠性，因此，IT需要研究WAN聚合作为其ADO策略的一部分。IT今年应该积极测试链路聚合。

　　同样地，IT需要将SDN作为网络长期发展的基本组织原则，并在中长期内将它部署在生产环境—数据中心、WAN和园区网络。在短期内，IT应该把SDN准备情况(例如OpenFlow支持)添加到对所有网络采购的申请书和要求文件中。IT还应该测试应用、控制器以及至少虚拟网络资产(但最好还有物理资产)。其中，免费和开源应用、控制器和虚拟设备可以实现低影响并快速启用。