OpenFlow是最近剛走出大學實驗室開始商業化的最新網絡技術。在2011年拉斯維加斯Interop展會上，該技術一經展示就引起了轟動，這屆展會也被稱之為“OpenFlow展示會”。雖然該協議很簡單，但是它將會對網絡架構和價值160億美元的交換機市場產生深遠影響。

我們將回顧OpenFlow的起源和它能夠解決的各種問題，包括其目前的常用架構，我們非常想知道OpenFlow為什么能夠被稱之為是一種顛覆性技術，為什么能夠讓網絡功能傳輸方式、網絡設計與運作發生革命性變化。

起源

OpenFlow由斯坦福大學和加州大學伯克利分校領導的大學聯盟所發起，他們的初衷是讓研究人員可將企業級以太網交換機作為定制構件用于大學的網絡實驗。他們希望他們的服務器軟件能夠直接綱領性訪問交換機的轉發表，因此他們研發了OpenFlow協議。該協議自身非常小，雖然只有27頁規范(這已經是非常小了)，但是卻非常強大，一套用于修改、轉發、排隊和剝離匹配數據包的基元。OpenFlow與用于網絡的x86指令集相似，可創建在軟件層上。

在OpenFlow網絡中，L2交換機的許多控制平面功能，如生成樹協議、MAC地址學習等均由服務器軟件而不是交換機固件決定。早期研發人員在定義協議時想的更遠，他們允許OpenFlow控制器和交換機執行許多傳統的控制功能(如路由、防火墻和負載平衡)。

目前，OpenFlow協議已經走出大學實驗室，并且得到了開放網絡基金會的支持。開放網絡基金會為非盈利性的行業機構，其會員包括許多大型的設備廠商和芯片技術提供商，全球最大的幾家網絡運營者如谷歌、微軟、雅虎、Facebook、德國電信和威瑞森等公司均是其董事會成員。

使用上的演化

三年前，OpenFlow完全由幾家大學和交換機廠商推動。這幾家交換機廠商對研發提供了堅定的支持。OpenFlow允許研發人員在生產網絡和信息中安全地測試全新的協議設計和理念。

三年前，OpenFlow的可編程性開始受到龐大的數據中心網絡團體的關注，這些團體正在尋求一種能夠支持大型Mapreduce/Hadoop簇的方法。這些簇有著非常詳細的網絡需求：每個服務器之間需要平等的網絡帶寬，這一需求被外界稱之為“全截面帶寬”。

此后，公有云(IaaS)運營者開始對OpenFlow架構進行調研，因為他們發現擁有大量虛擬機的租戶提出了相同的全截面帶寬需求，這些租戶的虛擬機被分散的部署在數據中心的許多機架上。這些IaaS提供商同樣受到了支持多租戶需求的推動，由于規模和速度限制，這一需求已經超出了傳統腳本和VLAN的能力。這一需求推動了OpenFlow 應用的研發和對網絡虛擬化的研究。

如今，OpenFlow的多租戶網絡使用讓OpenFlow成功進入到了大型數據中心、IaaS提供商和企業數據中心領域。

架構組成

目前主要的OpenFlow解決方案包含一個三層架構，第一層架構由關鍵的具備OpenFlow 協議許可的以太網交換機組成。通常情況下，它們是具備OpenFlow功能的物理以太網交換機。我們還能看到一些具備OpenFlow功能的虛擬層/軟件交換機和路由器。今后這類設備肯定會越來越多。

然后是兩層服務器端軟件：OpenFlow控制器和OpenFlow軟件應用建立在控制器頂端。

控制器是一個平臺，該平臺向下可以直接與使用OpenFlow協議的交換機進行對話。向上，控制器可為OpenFlow軟件應用提供大量功能，包括將交換機資源編入統一的網絡視窗內，為應用提供協同和通用庫。

在頂層，OpenFlow軟件應用為網絡執行實際控制功能，如交換與路由。應用是寫在由控制器提供的統一網絡視窗和通用庫頂層的簡單軟件。因此，這些應用能夠著重執行特定控制算法，并能夠調整其下層的OpenFlow層以實例化網絡中的算法。

軟件架構師對這個三層的OpenFlow架構應當感到非常熟悉。比如， Web應用服務器架構：應用在Web應用服務器頂層，而Web應用服務器又在數據庫層頂層。每一個較低的層都向上提供了一個抽象概念/API以簡體其上一層的設計。

目前，OpenFlow術語有兩個意思，可以指“OpenFlow協議”，明確指稱用于網絡的x86指令集，也可以指“OpenFlow架構”，主要是交換機、控制器和應用層。

變革

OpenFlow在網絡界一直是一個有爭議的話題，在某種程度上是因為其早期曾宣稱它們的目標是將交換硬件商業化。很明顯，協議需要交換硬件和控制器軟件之間進行合作，但是該目標并沒有得到相關交換合作伙伴的響應。盡管存在爭議，但是開始關注OpenFlow的大多數公司已經看到，OpenFlow是一個可加速創新并可實際區分硬件和整體解決方案的辦法。

大前景是，由于能夠快速創新——隨著軟件應用與編程設備的整合而產生的新網絡功能，避開傳統網絡協議常花上數年時間進行批準/實施的過程，因此OpenFlow和網絡界所推出的 “軟件定義網絡”將帶來革命性變化。由于軟件/硬件架構采用了分層設計，因此提速是有可能實現的。

業內正在受到這種架構影響的最新例子是移動行業和他們的應用商店。在此之前推出的手機都是單打獨斗：手機、相關操作系統與應用的推出都由單個公司負責，其推出的應用常為通訊錄或是幾個游戲。如今，我們已經進入了“軟件定義移動設備”的時代。新架構為移動應用處于被明確定義的移動研發框架的頂端，而這些框架提供了基礎硬件的抽象概念。這為那些經常推出新應用的公司創造了一個整體生態系統。我們中的大多數人都可以通過安裝大量自己需要的應用來定制自己的設備，

現在讓我們將話題轉回到網絡，目前在整個行業中進行這種變革的時機已經成熟。目前，OpenFlow已經開始在一些準備推出大量應用的公司中部署。在未來幾個月或幾年內，我們將看到新的生態系統圈內的公司持續地向市場推出新的網絡軟件應用，向用戶提供他們真正需要的東西。總體上，OpenFlow的前景一片光明，它們將吸引眾人的目光。