معرفی شبکه های مبتنی بر نرم افزار software defined networks...
TRANSCRIPT
معرفی شبکه های مبتنی بر نرم افزارSoftware Defined Networks
دانشگاه علم و صنعت ایران
دانشکده مهندسی کامپیوتر
دکتراحمد اکبری – دکتر محمود فتحی – دکتر حسین غفاریان
مهندس شتابی
1393بهمن
2
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 3
دانشگاه علم و صنعت ایراندانشکده مهندسی کامپیوتر
:1368تاسیستعداد اعضای هیات علمی
2استاد تمام
10دانشیار
8استادیار
4کارشناس آموزش
:بکهQوعات شQا موضQاتی بQاهای تحقیقQداد فضQ9تع آزمایشگاه تحقیقاتی
مرکز تحقیقات فناوری اطالعات +
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 4
زمینه های همکاریهای گذشته و فعلی با توانیر
فاز نخست بازطراحیWAN( 1388-1389 صنعت برق) بکهQرح کالن شQه طQارائWAN ایQه نیازهQه بQا توجQرق بQنعت بQداده ص
فعلی )در حال اجرا( گاهیQاور دانشQوان مشQه عنQرق بQنعت بQه داده صQویت در کمیتQعض
کمیته
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 5
فناوریهای نوین حوزه شبکه های کامپیوتری
Cloud computing
Software Defined Network
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 6
Cloud computing رایانش ابری
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 7
سرویس های رایانش ابری
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 8
مجمQوع رشQد رونQد از سیسQکو بیQنی پیش 2018 تQا 2013ترافیQک مراکQز داده در سQالهای
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 9
رشد ابزارهای متصل به اینترنت
Internet of things ( Cloud Networks Fog Networks)
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 10
SDNاهداف شبکه های مبتنی بر نرم افزار
کاهش هزینه های عملیاتی شبکهانعطاف پذیری در حوزه مدیریت شبکهکاهش زمان بروز رسانی در مجموعه ابزارهای شبکهمدیریت سراسری و یک پارچه شبکهکاهش هزینه های سخت افزارهای ارتباطی شبکه
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 11
معماری مسیریابها و سوئیچهای فعلی
Specialized Packet Forwarding Hardware
OperatingSystem
Feature
Feature
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 12
توزیع شدگی روندهای کنترلی در معماری فعلی ابزارهای شبکه
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 13
چهره جدید شبکه
14
Kernel OS+
Specialized Packet Forwarding Hardware
Feature Feature
Closed Platform
Standard hardware
OS / Controller
3rd party App
Open Platform
Proprietary interface
3rd party App
Public APIs
اختصاصی 1. افزار سخت
اختصاصی 2. رابط
کند 3. نواوری سرعت
استاندارد 1. افزار سخت
پویا – 2. سیستم باز استانداردهای
سریع 3. نواوری سرعت
های شبکه SDNمعماری
کامپیوتری های شبکه معماری
سنتی های شبکه معماری
15
Unified Data and Control
Control / Data plane separation
سنتی های شبکه معماری
versus
Add feature here?!?!
Control + Data Separation
Controller
DataControl
هستند / کنترل و داده سطوح گیری تصمیم مسئول روتر سوئیچ سنتی، روشدارد را دیتا ارسال کار سوئیچ و شود می انجام کنترلر توسط یابی مسیر و گیری وتصمیم شده جدا هم از دیتا و کنترل .سطوح
AppApp App
های شبکه SDNمعماری
16
Custom Hardware
Custom Hardware
Custom Hardware
Custom Hardware
Custom Hardware
OS
OS
OS
OS
OS
Network OS
Feature Feature
Feature Feature
Feature Feature
Feature Feature
Feature Feature
Feature Feature
The network is changing
17
Feature Feature
Network OS
1. Open interface to packet forwarding
3. Consistent, up‐to‐date global network view2. At least one Network OS
probably many.Open- and closed-source
Software Defined Network (SDN)
PacketForwarding
PacketForwarding
PacketForwarding
PacketForwarding
PacketForwarding
Network OS
Network OS Examples
18
Network OS
Network OS Examples
19
Software Defined Network (SDN)
20
SDN - Layered Abstraction
Infrastructure Layer
SD
N A
rchit
ect
ure
Control Layer
Application Layer
Separate control and data plane; abstract control plane of many devices to one
Open standard-based programmatic access to infrastructure
Deliver open programmable interfaces to automate orchestration of network services
Separate control and data plane; abstract control plane of many devices to one
Deliver open programmable interfaces to automate orchestration of network services
Open standard-based programmatic access to infrastructure
Deliver open programmable interfaces to automate orchestration of network services
SDN - Layered Abstraction
Separate control and data plane; abstract control plane of many devices to one
Deliver open programmable interfaces to automate orchestration of network services
Open standard-based programmatic access to infrastructure Network Device Network DeviceNetwork Device
Control & Data Plane Programmable Interface )e.g., OpenFlow(
Network ApplicationsNetwork ApplicationsSDN Applications
Business ApplicationsBusiness ApplicationsBusiness Applications
)e.g., OpenStack, CloudStack(
Cloud Orchestration
SDN Controller
Programmable Open APIs
Infrastructure Layer
SD
N A
rchit
ect
ure
Control Layer
Application Layer
SDN - Layered Abstraction
23
OpenFlow Basics
OpenFlow Basics
25
OpenFlow Basics
26
OpenFlow Basics
OpenFlow Flow Table Entry
27
OpenFlow Basics
Flow Table Examples
28
OpenFlow Basics
Flow Table Examples
29
OpenFlow Basics
How a packet is processed and forwarded in an OpenFlow switch
30
OpenFlow Basics
31
OpenFlow Basics
32
OpenFlow Basics
33
OpenFlow Basics
OpenFlow-only switches: support only OpenFlow operation
34
OpenFlow Basics
Comparison of OpenFlow Specifications
35
OpenFlow Basics
Industry Standards and Forums
36
OpenFlow Basics
Example of OpenFlow-Compliant Switches
37
SDN Applications Scenarios
SDN Applications Scenarios
• Scenario 1: Load balancing for better network usage o Use cases - Google
• Before using SDN/OpenFlow, network utilization rate ~ 30% • After adopting SDN/OpenFlow, network utilization rate above 90% • Reason: Without global network information, many flows may be unevenly routed to certain segments of the
network causing network congestion • SDN based network can route flows based on the global NIB to intelligently distribute the flows evenly on all
available segments – increased network utilization • Google applied SDN/OpenFlow in their WAN and data center network
39
SDN Applications Scenarios
Current network taking long time for propagate events to every network nodes SDN/OpenFlow adjusting network updates at much faster (milliseconds) speed – maximizing network
usability and throughputs
• Scenario 2: Fast network adaption and traffic allocation o Use case: Different time using different links for better network usage and OPEX (Policy based
routing) • At day time work hours, route traffic to shortest, low latency path (SLIP), and route the traffic to longer
(cheaper) alternative path (LAP) during the night and off working hours
40
SDN Applications Scenarios
• Scenario 3 o Use case A: Energy saving network (Green network)
• Distribute network traffic evenly for maximum throughputs/low latency during day time working hours, • Distribute network traffic to certain segments and shut-down others for energy saving during late night off
peak hours • Dynamically activate network segments when network traffic picking up
o Use case B: Application Driven network • Adjusting on-demand to match application needs • With less number of applications running, the network traffic can be concentrated to few links and
intelligently re-distribute the network traffic when needed for better QoS • Dynamically configure network to fit applications with application dependent flow based routing policy for
optimal performance
41
SDN Applications Scenarios
• Scenario 4: Unified network control and network flattening
– SDN/OpenFlow routing vector dimension increased from 15 (OF 1.0) to 36 (OF1.3) and extensible, covering routing parameters on multiple layers (L2/L3/L4/etc.)
– Data networking could be flattened – one path may achieve routing on multiple layers – reducing network complexity/COPEX, increasing network efficiency, etc.
42
SDN Applications Scenarios
• Scenario 5: Open and programmable network, optimized for applications – SDN provides southbound API for data forwarding and northbound API do network applications – allowing
network be changed by application programs as software to optimally support applications
o Use case A: Programmable network resources • Network resources can be programmed to allocate/release , e.g. on-demand bandwidth, etc. allocated
and adjusted • Applications can programmability optimize their resource utilization
o Use case B: Automated network management • Programmable network can reduce the complexity and cost of network deployment and management,
increase the speed of service deployment, reduce human involvement and error, make network management more automatic, etc.
43
SDN Applications Scenarios
• End-to-End QoS o SDN is based on logically centralized network control and can achieve globally optimized control
– making end-to-end QoS possible
• Fast network adjustment and recovery o SDN can timely provide alternative optimal path, avoid network trouble spots with fast network
recovery at the speed of milliseconds
• Multi-network federation o SDN/OpenFlow based core network can normalize and synchronize network signaling in multi-
network federation (e.g. tagging normalization, etc. )
44
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 45
Software Defined Networking coursehttps://www.coursera.org
• Dr. Nick Feamster• Georgia Institute of Technology• Starts in 3 months• Eligible for Verified Certificate
• 8 weeks of study• 7-10 hours/week• English
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 46
Software Defined Networkinghttps://www.coursera.org/course/sdn
• Course Syllabus• This course will cover 8 modules (one per week).• Module 1: History and evolution of SDN• Module 2: Control and data plane separation• Module 3: Control Plane• Module 4: Network Virtualization• Module 5: Data Plane• Module 6: Programming SDNs• Modules 7: Verification and Debugging• Module 8: Use Cases and Looking Forward
دانشکده مهندسی کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران 47
با تشکر از حسن توجه شما