सॉफ्टवेयर-परिभाषित नेटवर्किंग

सॉफ्टवेयर-परिभाषित नेटवर्किंग नेटवर्क के नियंत्रण तल को उसके डेटा तल से अलग करती है, जिससे मार्ग और नीति संबंधी निर्णय एक तार्किक रूप से केंद्रीकृत, प्रोग्रामेबल नियंत्रक में चले जाते हैं जो एक खुले इंटरफ़ेस के माध्यम से सरल स्विचों के अग्रेषण व्यवहार को कॉन्फ़िगर करता है।

Definition

सॉफ्टवेयर-परिभाषित नेटवर्किंग एक नेटवर्क आर्किटेक्चर है जिसमें नियंत्रण तल को डेटा तल से अलग किया जाता है और तार्किक रूप से केंद्रीकृत और प्रोग्रामेबल बनाया जाता है, ताकि एक नियंत्रक अन्यथा सरल पैकेट-अग्रेषण उपकरणों में अग्रेषण नियम स्थापित कर सके।

Scope

यह विषय SDN प्रतिमान को शामिल करता है: एक तार्किक रूप से केंद्रीकृत नियंत्रण तल का वितरित अग्रेषण उपकरणों से पृथक्करण, मैच-एक्शन एब्स्ट्रैक्शन जिसके द्वारा स्विच नियंत्रक-स्थापित प्रवाह नियमों के अनुसार पैकेट अग्रेषित करते हैं, नियंत्रक और स्विचों के बीच साउथबाउंड इंटरफ़ेस (विशेष रूप से OpenFlow), और नॉर्थबाउंड इंटरफ़ेस जिसके द्वारा एप्लिकेशन नेटवर्क व्यवहार को प्रोग्राम करते हैं। यह प्रोग्रामेबिलिटी और ट्रैफिक इंजीनियरिंग के लिए SDN के लाभों और स्केलेबिलिटी और लचीलेपन की इसकी चुनौतियों पर विचार करता है। इसमें पारंपरिक वितरित रूटिंग प्रोटोकॉल शामिल नहीं हैं जिनके साथ यह विरोधाभास करता है।

Core questions

• SDN नियंत्रण तल को डेटा तल से कैसे अलग करता है, और क्यों?
• SDN स्विच द्वारा उपयोग किया जाने वाला मैच-एक्शन (प्रवाह-तालिका) एब्स्ट्रैक्शन क्या है?
• साउथबाउंड (जैसे OpenFlow) और नॉर्थबाउंड इंटरफेस की क्या भूमिका है?
• केंद्रीकृत, प्रोग्रामेबल नियंत्रण ट्रैफिक इंजीनियरिंग और नवाचार के लिए क्या लाभ प्रदान करता है?
• केंद्रीकृत नियंत्रण तल की स्केलेबिलिटी, विलंबता और लचीलेपन की चुनौतियाँ क्या हैं?

Key concepts

• नियंत्रण तल और डेटा तल का पृथक्करण
• तार्किक रूप से केंद्रीकृत नियंत्रक
• मैच-एक्शन (प्रवाह तालिकाएँ)
• OpenFlow (साउथबाउंड इंटरफ़ेस)
• नॉर्थबाउंड API
• नेटवर्क प्रोग्रामेबिलिटी
• ट्रैफिक इंजीनियरिंग
• नियंत्रक स्केलेबिलिटी और लचीलापन

Key theories

नियंत्रण-डेटा तल पृथक्करण

SDN नेटवर्क कार्यक्षमता को एक प्रोग्रामेबल, तार्किक रूप से केंद्रीकृत नियंत्रक में विभाजित करता है जो अग्रेषण व्यवहार और सरल स्विचों का निर्णय लेता है जो केवल स्थापित नियमों को निष्पादित करते हैं, पारंपरिक नेटवर्क के प्रति-डिवाइस वितरित नियंत्रण को प्रतिस्थापित करते हैं।

मैच-एक्शन अग्रेषण और OpenFlow

SDN स्विच हेडर फ़ील्ड को प्रवाह-तालिका प्रविष्टियों के साथ मिलान करके और संबंधित क्रियाओं को लागू करके पैकेट अग्रेषित करते हैं; OpenFlow प्रोटोकॉल ने मानकीकृत किया कि एक नियंत्रक विक्रेताओं के बीच इन तालिकाओं को कैसे प्रोग्राम करता है, जिससे विक्रेता-तटस्थ प्रोग्रामेबिलिटी सक्षम होती है।

प्रोग्रामेबल नेटवर्क वंशावली

SDN नेटवर्क को प्रोग्रामेबल बनाने और अग्रेषण से नियंत्रण को अलग करने पर लंबे समय से चले आ रहे काम की परिणति है, जो सक्रिय नेटवर्किंग, नियंत्रण-तल पृथक्करण प्रयासों और केंद्रीकृत नेटवर्क ऑपरेटिंग सिस्टम पर आधारित है।

Clinical relevance

SDN ने बड़े नेटवर्क के निर्माण और संचालन के तरीके को नया रूप दिया: क्लाउड प्रदाता और डेटा सेंटर बारीक-बारीक ट्रैफिक इंजीनियरिंग, किरायेदारों के बीच अलगाव और नए नेटवर्क कार्यों की तीव्र तैनाती के लिए केंद्रीकृत नियंत्रण का उपयोग करते हैं, और वाइड-एरिया बैकबोन इसका उपयोग उपयोगिता को अनुकूलित करने के लिए करते हैं। प्रोग्रामेबिलिटी ने नेटवर्क अनुसंधान और नवाचार को भी गति दी, जिससे ऑपरेटरों को नए हार्डवेयर की प्रतीक्षा करने के बजाय सॉफ्टवेयर में व्यवहार को परिभाषित करने की अनुमति मिली।

History

सॉफ्टवेयर-परिभाषित नेटवर्किंग पहले के प्रोग्रामेबल- और सक्रिय-नेटवर्किंग अनुसंधान और अग्रेषण से नियंत्रण तल को अलग करने के प्रयासों से विकसित हुई। 2008 के OpenFlow प्रस्ताव ने स्विच प्रवाह तालिकाओं को नियंत्रित करने के लिए एक व्यावहारिक, परिनियोजित इंटरफ़ेस प्रदान किया, जिसने अनुसंधान में और फिर बड़े पैमाने पर डेटा-सेंटर और वाइड-एरिया नेटवर्क में तेजी से अपनाने को उत्प्रेरित किया, जैसा कि क्षेत्र के बाद के बौद्धिक इतिहास में बताया गया है।

Debates

केंद्रीकृत नियंत्रण बनाम वितरित मजबूती

नियंत्रण तल को केंद्रीकृत करने से वैश्विक अनुकूलन और प्रोग्रामेबिलिटी सरल हो जाती है, लेकिन यह विफलता के एकल बिंदु, नियंत्रक स्केलेबिलिटी और नियंत्रक से परामर्श करने की विलंबता के बारे में चिंताएँ बढ़ाता है; व्यावहारिक SDN डिज़ाइन मजबूती को पुनः प्राप्त करने के लिए नियंत्रकों को दोहराते और वितरित करते हैं।

Key figures

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

Seminal works

• mckeown2008
• feamster2014
• kurose2021

Frequently asked questions

SDN किस समस्या का समाधान करता है?

पारंपरिक नेटवर्क प्रत्येक डिवाइस में नियंत्रण और अग्रेषण को बंडल करते हैं और उन्हें व्यक्तिगत रूप से कॉन्फ़िगर करते हैं, जिससे नेटवर्क-व्यापी नीति और नवाचार धीमा और त्रुटि-प्रवण हो जाता है। SDN एक वैश्विक दृश्य के साथ सॉफ्टवेयर में नियंत्रण तर्क को केंद्रीकृत करता है, ताकि ऑपरेटर सुसंगत, नेटवर्क-व्यापी व्यवहार को प्रोग्राम कर सकें और नई कार्यक्षमता को बहुत तेज़ी से तैनात कर सकें।

क्या SDN नियंत्रक विफलता का एकल बिंदु है?

तार्किक रूप से नियंत्रण तल केंद्रीकृत है, लेकिन व्यवहार में इसे दोष सहिष्णुता और पैमाने के लिए नियंत्रकों के एक वितरित, प्रतिकृति सेट के रूप में लागू किया जाता है। नियंत्रण तल 'तार्किक रूप से केंद्रीकृत' है न कि भौतिक रूप से एक ही मशीन, ताकि व्यक्तिगत नियंत्रकों के विफल होने पर भी नेटवर्क काम करता रह सके।