一、 概述
軟件定義網(wǎng)絡(luò )（SDN）和網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化（NFV）技術(shù)代表著(zhù)網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的趨勢，即借助IT軟件的靈活性和硬件的規模效應，在不斷降低網(wǎng)絡(luò )的建設和運維成本的同時(shí)，不斷為用戶(hù)加速提供創(chuàng )新的網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)。從SDN的角度看，其主要目的是將網(wǎng)絡(luò )的復雜性轉換為抽象性，通過(guò)標準化的API接口實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的可編程；NFV 則通過(guò)把私有、專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )設備改造成基于通用計算和存儲的云計算架構下的虛擬設備，達到低成本和運維的靈活性。
那么SDN和NFV到底是什么關(guān)系？未來(lái)的網(wǎng)絡(luò )是否會(huì )朝IT化方向持續發(fā)展？本文試圖從宏觀(guān)和微觀(guān)層面對此加以澄清。
從宏觀(guān)層面的OSI協(xié)議層次模型來(lái)看，SDN中被定義的對象仍然是網(wǎng)絡(luò )，包括物理層（L1）到網(wǎng)絡(luò )層（L3）所組成的各種網(wǎng)絡(luò )，比如光網(wǎng)絡(luò )、IP/MPLS 網(wǎng)絡(luò )等。NFV的目標在于虛擬化網(wǎng)絡(luò )功能，因此NFV原則上可以包括鏈路層（L2）到應用層（L7）。當然NFV的概念還可以擴展到數據網(wǎng)絡(luò )之外，比如用于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的特定功能處理。表面上看，SDN和NFV在L2和L3存在交集（圖1），但是這種重疊并沒(méi)有反映SDN和NFV的實(shí)質(zhì)。嚴格地說(shuō)，OSI網(wǎng)絡(luò )層次模型僅僅考慮了數據平面，網(wǎng)絡(luò )的控制平面功能并沒(méi)有反映在模型中。下文將從數據平面和控制平面的區分中來(lái)考察SDN 和NFV，并試圖明確它們各自的應用場(chǎng)景和適用范圍。在微觀(guān)層面，IT 化意味著(zhù)從專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )硬件向通用的CPU轉型，下文將對網(wǎng)絡(luò )處理器NPU和CPU做簡(jiǎn)單的比較，以判斷未來(lái)硬件的發(fā)展趨勢。
圖1 網(wǎng)絡(luò )層次模型中的SDN和NFV
二、SDN和NFV的關(guān)系
網(wǎng)絡(luò )功能大體可以分為三個(gè)平面，數據平面、控制平面和管理平面（圖2）。數據平面實(shí)現分組數據的轉發(fā)，控制平面提供路由協(xié)議或者信令，管理平面實(shí)現對設備和網(wǎng)絡(luò )的管理功能。通常，數據平面要求高帶寬（吞吐），對CPU處理能力要求不高；而控制平面正相反，要求高CPU處理能力，而對帶寬要求不高。比如，建立VoIP 語(yǔ)音呼叫，需要對SIP信令進(jìn)行分析處理，而語(yǔ)音包只需要實(shí)現端到端轉發(fā)即可。長(cháng)期以來(lái)，數據平面的吞吐是網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的瓶頸，因此數據平面功能一直主宰著(zhù)網(wǎng)絡(luò )設備硬件的發(fā)展。
圖2 網(wǎng)絡(luò )設備模型
（一）SDN架構的優(yōu)勢
SDN架構（圖3）中控制平面和數據平面完全分離，兩者借助南向接口（比如Openflow）通信。SDN 控制平面是運行在標準服務(wù)器之上的純軟件。基于性能和容量的考慮，SDN 的數據平面可以繼續采用專(zhuān)用硬件設備，也可以基于X86服務(wù)器。SDN的控制平面除了運行路由協(xié)議之外，將為應用提供北向接口。應用程序可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的差異化功能。從歷史上看，控制平面和數據平面的分離由來(lái)已久，比如早期的Forces和PCE等，因此廣義的SDN不僅包含Openflow，還包括各種支持分離架構的協(xié)議。另外，由于以太網(wǎng)技術(shù)的成熟度非常高，市場(chǎng)上出現了大量低成本的商用交換芯片，其轉發(fā)性能接近主流的中檔路由器，這也帶動(dòng)了SDN軟件市場(chǎng)的發(fā)展。
圖3 SDN架構
（二）NFV的來(lái)源
2012年，多家運營(yíng)商通過(guò)ETSI發(fā)布了關(guān)于NFV的技術(shù)白皮書(shū)。在傳統的網(wǎng)絡(luò )中，各種各樣的網(wǎng)絡(luò )功能大多采用專(zhuān)用硬件加專(zhuān)用軟件的方式實(shí)現，軟件和硬件之間高度依賴(lài)，無(wú)法分離，比如各種路由器、DPI、防火墻和網(wǎng)關(guān)等設備。NFV的目標（圖4）是采用業(yè)界通用的硬件加軟件的方式實(shí)現各種網(wǎng)絡(luò )功能，通用硬件包括各種基于X86 架構的服務(wù)器和各種通用的以太網(wǎng)交換機等廉價(jià)設備。NFV意味著(zhù)各種網(wǎng)絡(luò )功能將以軟件方式交付給運營(yíng)商，而網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商只需要在云計算數據中心環(huán)境下安裝，運行并維護該軟件即可。
圖4 NFV架構
