Réseau défini par logiciel

Le réseau défini par logiciel (SDN) sépare le plan de contrôle du réseau de son plan de données, déplaçant les décisions de routage et de politique vers un contrôleur logiquement centralisé et programmable qui configure le comportement de transfert de commutateurs simples par le biais d'une interface ouverte.

Definition

Le réseau défini par logiciel est une architecture réseau dans laquelle le plan de contrôle est découplé du plan de données et rendu logiquement centralisé et programmable, de sorte qu'un contrôleur installe des règles de transfert dans des dispositifs de transfert de paquets par ailleurs simples.

Scope

Ce sujet aborde le paradigme du SDN : la séparation d'un plan de contrôle logiquement centralisé des dispositifs de transfert distribués, l'abstraction 'match-action' (correspondance-action) par laquelle les commutateurs transfèrent les paquets selon les règles de flux installées par le contrôleur, l'interface sud (notamment OpenFlow) entre le contrôleur et les commutateurs, et l'interface nord par laquelle les applications programment le comportement du réseau. Il traite des avantages du SDN pour la programmabilité et l'ingénierie du trafic, ainsi que de ses défis en matière d'évolutivité et de résilience. Il exclut les protocoles de routage distribués traditionnels avec lesquels il contraste.

Core questions

• Comment le SDN sépare-t-il le plan de contrôle du plan de données, et pourquoi ?
• Qu'est-ce que l'abstraction 'match-action' (table de flux) utilisée par les commutateurs SDN ?
• Quel rôle jouent les interfaces sud (par exemple OpenFlow) et nord ?
• Quels avantages un contrôle centralisé et programmable offre-t-il pour l'ingénierie du trafic et l'innovation ?
• Quels sont les défis en matière d'évolutivité, de latence et de résilience d'un plan de contrôle centralisé ?

Key concepts

• séparation du plan de contrôle et du plan de données
• contrôleur logiquement centralisé
• correspondance-action (tables de flux)
• OpenFlow (interface sud)
• API nord
• programmabilité du réseau
• ingénierie du trafic
• évolutivité et résilience du contrôleur

Key theories

Séparation du plan de contrôle et du plan de données

Le SDN décompose la fonctionnalité réseau en un contrôleur programmable et logiquement centralisé qui décide du comportement de transfert et des commutateurs simples qui ne font qu'exécuter les règles installées, remplaçant le contrôle distribué par appareil des réseaux traditionnels.

Transfert par correspondance-action et OpenFlow

Les commutateurs SDN transfèrent les paquets en faisant correspondre les champs d'en-tête aux entrées des tables de flux et en appliquant les actions associées ; le protocole OpenFlow a standardisé la manière dont un contrôleur programme ces tables chez différents fournisseurs, permettant une programmabilité indépendante du fournisseur.

Lignée des réseaux programmables

Le SDN est l'aboutissement d'une longue série de travaux visant à rendre les réseaux programmables et à séparer le contrôle du transfert, s'appuyant sur les réseaux actifs, les efforts de séparation du plan de contrôle et les systèmes d'exploitation réseau centralisés.

Clinical relevance

Le SDN a remodelé la manière dont les grands réseaux sont construits et exploités : les fournisseurs de services cloud et les centres de données utilisent un contrôle centralisé pour une ingénierie du trafic granulaire, l'isolation entre locataires et le déploiement rapide de nouvelles fonctions réseau, et les dorsales de réseaux étendus l'utilisent pour optimiser l'utilisation. La programmabilité a également accéléré la recherche et l'innovation en matière de réseaux en permettant aux opérateurs de définir le comportement dans le logiciel plutôt que d'attendre de nouveau matériel.

History

Le réseau défini par logiciel est né de recherches antérieures sur les réseaux programmables et actifs et d'efforts visant à séparer le plan de contrôle du transfert. La proposition OpenFlow de 2008 a fourni une interface pratique et déployable pour contrôler les tables de flux des commutateurs, catalysant une adoption rapide dans la recherche, puis dans les centres de données à grande échelle et les réseaux étendus, comme le rapportent les histoires intellectuelles ultérieures du domaine.

Debates

Contrôle centralisé versus robustesse distribuée

La centralisation du plan de contrôle simplifie l'optimisation globale et la programmabilité, mais soulève des préoccupations concernant un point de défaillance unique, l'évolutivité du contrôleur et la latence de consultation du contrôleur ; les conceptions SDN pratiques répliquent et distribuent les contrôleurs pour retrouver la robustesse.

Key figures

• Nick McKeown
• Scott Shenker
• Jennifer Rexford
• Nick Feamster

Seminal works

• mckeown2008
• feamster2014
• kurose2021

Frequently asked questions

Quel problème le SDN résout-il ?

Les réseaux traditionnels regroupent le contrôle et le transfert dans chaque appareil et les configurent individuellement, ce qui rend la politique et l'innovation à l'échelle du réseau lentes et sujettes aux erreurs. Le SDN centralise la logique de contrôle dans un logiciel avec une vue globale, afin que les opérateurs puissent programmer un comportement cohérent à l'échelle du réseau et déployer de nouvelles fonctionnalités beaucoup plus rapidement.

Le contrôleur SDN est-il un point de défaillance unique ?

Logiquement, le plan de contrôle est centralisé, mais en pratique, il est mis en œuvre comme un ensemble de contrôleurs distribués et répliqués pour la tolérance aux pannes et l'évolutivité. Le plan de contrôle est 'logiquement centralisé' plutôt que physiquement une seule machine, de sorte que le réseau peut continuer à fonctionner si des contrôleurs individuels tombent en panne.