OpenFlow：为什么？

　　网络基础架构的成本、复杂性和可管理性是网络运营商、服务提供商、企业和政府机构共同面临的问题。这些成本抑制了建设新的网络和数据中心，而复杂性延长了新服务和应用程序推向市场的时间。可管理性进一步提高了运营成本并减缓了应对变化的速度。由于大多数现有的基础架构运行专有操作系统，部署和管理混合供应商网络意味着在虚拟协议池里运行和管理。

　　OpenFlow 是由斯坦福大学开发的一种协议，可简化和统一路由和交换。当全面实施时，其目标是使供应商和企业能够选择购买协同工作的商品化交换机、路由器和控制器，以部署廉价且易于维护的网络基础架构。

　　OpenFlow 通过路由和交换设备的“控制层面”的抽象来实现这一目标。通过将控制层面抽象到一个 OpenFlow 控制器组件，集中化智能并为基于 OpenFlow 交换机上运行的数据层面组件提供一个通用接口。

　　一个 OpenFlow 网络由两个主要组件组成：OpenFlow控制器和 OpenFlow 交换机。网络中的每个交换机都与控制器建立连接。应用编程接口 (API) 允许控制器填充交换机的流盘，这决定了它是如何匹配传入数据包以及对数据包应采取什么操作。

　　然后，控制器运行应用程序，通过集成方式或通过控制交换机的应用编程接口 (API) 在控制器上运行。这些“应用程序”用于建立软件定义网络 (SDN)，提供不必要与特定硬件关联的网络数据流量的视图。

　　OpenFlow 一直活跃在学术领域数年，但为努力推动 OpenFlow 上市并实现商业化，开放网络基金会 (ONF) 于 2011 年 3 月成立，并且现在拥有 OpenFlow 的知识产权。ONF 是一个非营利会员制组织。截至 2012 年 3 月，共有 57 家成员公司，包括所有顶尖设备制造商和许多顶尖企业和服务提供商。ONF 制定了 OpenFlow 标准的更新版本 V1.2，并于 2012 年 2 月获得批准。

　　虽然现在一些商业供应商提供与 OpenFlow 兼容的控制器和交换机，但为众多供应商提供仅支持 OpenFlow 的交换机还需要一段时间。与此同时，大多数供应商将提供运行传统路由/交换协议并同时支持 OpenFlow 的 OpenFlow 混合式交换机。OpenFlow 混合式设备允许无缝迁移到支持 OpenFlow 的应用程序，同时保护现有网络基础架构的投资。

　　将如何应用 OpenFlow？

　　OpenFlow 最引人注目的特点之一是，它旨在通过建立一个可以开发应用程序和服务的通用平台，来解决当前和未来的问题。一些当前的应用程序可以在 OpenFlow 上开发，包括：

－ 网络基础架构虚拟化。第 2 层和第 3 层 VPN 不再需要完全取决于 MAC 和 IP 地址，而是可以基于任何标头字段。

－ 均衡网络负载。OpenFlow 维护统计数据作为其实施的组成部分。这允许动态、快速地平衡网络流量。一个例子是架顶式 (ToR) 交换机在机架内通过列端式 (EoR) 交换机并且通常通过冗余链路和设备将数据中心服务器连接到其他机架。OpenFlow 交换机可以动态地监视流量并根据需要平衡和指导负载。

－ 第 2 层或第 3 层回路配置。其中包括在网络端点之间建立对于正传输流量和链路地理布置有意义的主要和备用路径的能力。

－ 第 2 层或第 3 层学习网络。这些网络了解主机的位置并动态建立成本最低的路径。

－ 带宽日历。允许针对特殊、短期的网络活动安排带宽，然后自动重新分配。

－ 分布式防火墙。防火墙经常被视为周边设备，隔离内部网络与外部网络。虚拟化网络需要在多个地点应用防火墙和其他安全技术。OpenFlow 提供适合创建高效、分布式防火墙的协议。通过经由 OpenFlow 控制器发送流量中的第一个数据包，来处理通过 OpenFlow 交换机的未知流量，从而做出集中式防火墙决策，然后在个别 OpenFlow 交换机上执行。

– 使用支持 OpenFlow 的虚拟交换机配置通向 VM 的路径。虚拟化主机核心位置的虚拟交换机 (vSwitches) 同样可以支持 OpenFlow。这将允许在虚拟化应用程序的元素之间动态建立和移动回路。在现代化的数据中心中为虚拟化应用程序建立网络连接是必需的主要工作之一。

　　ONF 工作组

　　ONF 通过多个工作组的成员工作开发 OpenFlow 技术。有五个工作组，包括：

－ 扩展性工作组，由 HP 和 Nicira Networks 领导。该工作组维护 OpenFlow 交换机规范的核心，这是一个允许 OpenFlow 控制器编程 OpenFlow 交换机转发状态的协议。扩展性工作组的目标是使规范更灵活，开发更丰富的功能集和更广泛的实施集，并确保 OpenFlow 规范的未来开发没有障碍。尤其是，扩展性工作组对模块性、扩展性、互通性和一致性感兴趣。规范的最新版本是 1.2，但是大多数商业实施仍然是 1.0 和 1.1 版。

－ 配置和管理工作组，由 Microsoft 领导。该工作组为支持 OpenFlow 的网络设备配置定义机制，以实现软件定义网络的愿景。该工作组一直在开发 OpenFlow 配置协议，最初集中在少数方案中。第一个 OpenFlow 配置和管理协议 OF-Config 1.0 于 2012 年 1 月 12 日经董事会批准。

－ 测试和互通性工作组，由 Ixia 和 Big Switch Networks 领导。该工作组关注以下三个领域：认证、互通性和基准测试。认证测试套件 1.0 将在 2012 年完成，并将用作与将要授权认证产品的商业测试实验室建立正式伙伴关系的基础。第一次互通性活动的结果如下所述。基准方法正在开发，以测量能力和性能。例如：

－ OpenFlow 交换机的流盘容量

－ OpenFlow 系统的学习速率

－ 控制器和交换机之间受支持的最大信息速率

－ 转发性能基准测试，包括吞吐量、丢失和延迟。

－ 混合工作组，由 Cisco 和 Big Switch Networks 领导。该工作组探索并记录混合可编程转发板 (HPFP) 的要求。尤其是，混合工作组调查混合式交换机和混合式网络的使用实例和要求，并提供避免、检测和解决由于转发状态的多个生产者而导致的状态不一致和错误的建议。

－ 未来规划工作组，由 Brocade 领导。该工作组正在定义包括转发板模型的未来框架。它的任务是描述和确定初始 ONF 所有的模型以及控制器和交换机如何协商模型和参数。

－ 市场教育工作组，由 Big Switch Networks、IP Infusion 和 IBM 领导。该工作组阐述超越 OpenFlow 和 SDN 技术的开放式网络的好处。这将提高对 SDN 技术的整体理解，并在使用实例中共享客户最佳实践，以进一步鼓励他们采用。

　　请继续关注：Openflow的未来如何？