長期以來，廣域網所提供的服務一直存在業務提供周期比較長和業務動態調整不靈活等問題，這不僅嚴重影響了用戶的業務應用體驗，還制約了運營商的業務快速發展。特別是在業務流量快速增加，對廣域網業務需求動態變化頻繁的移動互聯網時代，這個問題更加突出。
隨著互聯網尤其是移動互聯網的快速發展，基于互聯網以及移動互聯網的業務應用和用戶規模呈現出爆發式增長趨勢，互聯網行業呈現以下趨勢：業務應用移動化，平臺云化，視頻業務暴增，ＯＴＴ業務應用迅速蔓延等。
各個企業業務數字化成為趨勢，企業IT系統逐步向云中遷移，企業移動辦公普及；ICT服務提供商紛紛構建云數據中心為各大企業提供各種云計算業務服務，云數據中心的鏈路接入更加需要廣覆蓋、高帶寬、低時延、高質量、敏捷的廣域網支撐。
公有云、私有云和混合云的云接入以及云間互連的帶寬需求頻繁變化，需要廣域網業務更敏捷。基于云的各種移動業務應用、大數據尤其是近來快速發展的物聯網業務，這些業務的流量模式變化快速，事前無法預測，網絡流量不均衡更加嚴重，需要廣域網運營更敏捷。各行業的云應用快速創新和迅速上線，傳統的人工配置模式根本無法滿足云應用的敏捷創新和上線速度，需要廣域網開放API，按需開發運營。
這些行業應用趨勢對廣域網的架構、帶寬、性能以及運營提出了更高要求，為適應云時代互聯網業務新趨勢對廣域網的業務模式和運營模式轉型的新需求，在廣域網中引入SDN成為當下優化廣域網的重要手段。
SDN的特點及架構
作為當下全新的網絡架構技術SDN帶來的本質是控制和轉發分離，控制和管理的集中化、智能化,其主要特征如下：
1.轉發與控制分離
轉發與控制分離，軟件與硬件分離，由分布式控制變為多個控制器的相對集中控制，各層之間采用開放的標準接口，采用通用的硬件，硬件只完成必要的轉發。
2.網絡智能化和管理集中化
路由計算、業務之間邏輯、數據轉發等實現集中的管理和調度。實施控制策略軟件化，有利于網絡的智能化、自動化和硬件的標準化。
3.網絡可編程
網絡逐步具備開放可編程能力，可實現自動化管理，網絡更加的靈活，具有靈活的擴張性。
4.業務定制的軟件化有利于新業務的測試和快速部署。
5.與NFV技術相對獨立又相互協同，將虛擬網絡功能作為業務能力進行調用和開放。
業界廣泛認同的SDN架構
該模型架構分為3層．其中基礎設施層主要由支持0penFlow協議的SDN交換機組成。控制層主要包含0penFlow控制器及網絡操作系統(network operation system，NOS)。控制器是一個平臺，該平臺向下可以直接與使用OpenFlow協議的交換機進行會話；向上，為應用層軟件提供開放接口，用于應用程序檢測網絡狀態、下發控制策略。位于頂層的應用層由眾多應用軟件構成，這些軟件能夠根據控制器提供的網絡信息執行特定控制算法。并將結果通過控制器轉化為流量控制命令，下發到基礎設施層的實際設備中。
影響SDN技術在廣域網中部署的難題
1.集中控制的安全問題
作為SDN網絡核心的控制器將成為攻擊的重點，需要解決SDN控制器的防攻擊、冗余備份等問題。轉發設備被多個控制器控制的場景下，可能面臨控制器假冒，轉發設備資源非法濫用等風險。
2.控制器和轉發面的性能問題
Openflow協議需專用化的芯片支撐，通用化的芯片性能差，定制芯片成本高，實際當用SDN技術應用困難。
3.端到端控制的協同問題
東西向接口尚未開始標準化，夸廠商控制器通用是難題，當前的協同編排層，僅解決業務策略下發，端到端的拓撲發現和路徑計算難以實現。
SDN在廣域網中應用場景分析
首先，在廣域網多條鏈路之間可實現流量均衡調度
在廣域網上，由于用戶的分布不均、各業務并發特性不同等原因，經常存在流量不均衡現象，廣域網鏈路目的端通常是城域網或者是云IDC，其用戶規模及業務數量存在巨大的差異，幾條鏈路上容易出現流量不均衡情況，嚴重時部分鏈路接近擁塞而其余的鏈路還處于輕載狀況，這種情況經常發生在傳輸網的一級干線、二級干線以及云IDC之間的互聯鏈路上。
鏈路流量不均衡的情況涉及路由問題、具體業務應用層以及鏈路的質量等諸多復雜的問題，同時，在云計算、大數據、移動互聯網快速普及應用時代，流量的瞬間動態變化極快，要進行人工干預是不可行的，因此一直是困擾運營商建設運維技術人員的難題。
在廣域網上引入SDN智能化管理器，利用 SDN 智能化全局管控的能力實時收集廣域網中各條鏈路的狀態信息，來監控網絡狀態，計算鏈路的利用率及帶寬使用情況，動態的從交換機、路由器中獲取網絡狀態，為數據包計算出最優的、無碰撞的路徑，并動態的調整路由以避免網絡擁塞，從而實現廣域網傳輸鏈路流量的負載均衡。同時還可以利用 SDN 智能化管理，動態地改變帶寬，加速廣域網鏈路數據的傳輸。
其次，利用SDN可優化廣域網鏈路利用率
目前，根據通信端到端的網絡峰值預測路徑和通道網絡帶寬。交換機、路由器的容量靜態固定，根據路由器上行鏈路失效來重組路由，路徑選擇會出現重復，資源出現競爭，導致重試和再次失效。網絡利用率通常小于 30%。
利用SDN改進后，具備網絡需求和網絡組織的全局視圖，可對所有流量計算出最佳最明確的路徑，確定數據包的網絡行為，從而減少保護性帶寬的需要，一旦出現故障，可根據錯誤導向，改變到另一張預先計算好的網絡路徑。更高的網絡利用率和更快的網絡收斂，只需少量的資源即可獲得更高的網絡質量，網絡利用率可穩定在70% 以上。
在骨干網中有諸多的業務需要按需動態地提供網絡能力，如云數據中心之間平時估計需要的帶寬不要太大就能支撐日常的業務運行，但是當有如虛擬機遷移，存儲數據復制等業務時就需要很大帶寬才能滿足業務需要，兩個IDC之間就需要隨時間動態調整之間的網絡流量帶寬。
傳統模式是根據IDC之間端到端流量的峰值，來設計固定速率的網絡帶寬，從而導致了嚴重低下的帶寬利用率；而引入SDN后，通過在網格交匯節點中加入基于OpenFlow的交換機，云服務平臺根據需求，通過SDN的控制層，隨時隨地對網絡流量帶寬容量進行重新分配，從而保證網絡帶寬的性能。相對于傳統預留空間方式，新模式為關鍵的通信事務節省約65%左右的容量。
在廣域網中可實現多層次的網絡管理，采用 SDN 前，IP 網絡與傳輸網絡分離，網絡需通過不同的工具和不同的技術組合進行管理。采用 SDN 后，以統一集中、最優化為驅動力對流量進行控制，使得流量在網絡上流轉總是恰到好處；網絡傳輸變為動態，主要通過 IP 進行交互；對與網絡流量的優化，SDN 會有選擇性地切入，通過重新配合和連接新網絡端口來增加帶寬，提升性能，減少傳統網絡割接帶來的影響。
最后，利用SDN可有效提升廣域網的服務質量
目前廣域網的服務內容、應用系統、服務層與網絡緊耦合，移動網、WiFi網絡、固定寬帶等不同領域的網絡緊耦合，資源利用率低或性能差。
利用SDN改進后，控制層具有全局的網絡組織視圖，并可把該信息提供給應用服務層，同時可在用戶端與IDC 及具體服務器之間，選擇最佳鏈路。只需少量的資源即可獲得更高的服務質量，聚合多種技術來提供服務，優化了如 QoS 、能耗、利用率等多個方面的性能。
在感知網絡中服務器負載均衡這中應用場景，目前，服務器負載均衡方式是從服務器集群中，根據服務器的可用性和當前資源利用率，選擇服務器分擔負載，而不考慮網絡因素，這樣會導致所選服務器是空閑的，但網絡路徑擁塞。 使用 SDN 后，可以通過感知網絡負載的應用以及 SDN 控制器， 選擇一條擁有足夠容量的網絡路徑，從而實現端到端的負載均衡，該場景特別適用于對時延敏感的業務，使其獲得更好的業務響應時間，有效提升用戶的業務體驗。
現階段，在廣域網中全面部署SDN還不太現實，SDN標準尚未統一，針對廣域網的需求缺乏體系化標準化，可使用的主流廠家解決方案差異性大，私有協議多，跨廠家互通難度大，現階段只能結合特定的需求選擇特定的廠商SDN控制器，隨著SDN技術的不斷完善，在廣域網中引入SDN技術應用將會全面展開，廣域網的性能必定會得到很好的優化，會更好的為當下快速發展的云計算、大數據、物聯網等業務應用提供更加良好的服務。
作者系 陜西聯通 席曉
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