СиС_Лекция_11_2023
.pdf
Программно-определяемые сети
Уровень управления и уровень передачи данных
•Пересылку пакетов на уровне передачи данных без обращения к уровню управления обеспечивает CEF — технология IP-коммутации уровня 3.
•SDN - это в основном разделение плоскости управления и плоскости данных. Для виртуализации сети с каждого устройства удаляется функция уровня управления, которую начинает исполнять один централизованный контроллер. Централизованный контроллер передает команды уровня управления каждому устройству. Теперь каждое устройство может сосредоточиться на пересылке данных, а централизованный контроллер управляет потоком данных, повышает безопасность и предоставляет другие услуги.
Программно-определяемые сети
Уровень управления и уровень передачи данных
•Уровень управления отвечает за управление устройством через его
подключение к сети.
•Сетевые администраторы используют такие приложения, как Secure Shell (SSH), Trivial File Transfer Protocol (TFTP), Secure FTP и Secure Hypertext Transfer
Protocol (HTTPS) для доступа к уровню управления и настройки устройства.
•Уровень управления - это то, как вы обращались к устройствам и настраивали их
в своих сетевых исследованиях. Кроме того, такие протоколы, как протокол
SNMP, используют уровень управления.
Текущая ситуация в сетевой индустрии: типичная IP-сеть — распределенная сеть
•Типичная IP-сеть — это распределенная сеть с управлением между одноранговыми устройствами. Каждое сетевое устройство имеет независимые плоскости передачи, контроля и управления. Плоскость управления сетевого устройства обменивается
пакетами протокола маршрутизации с целью формирования независимой плоскости данных для управления пересылкой пакетов.
•Преимущество типичной IP-сети состоит в том, что сетевые устройства
отделены от протоколов, устройства разных производителей совместимы друг с |
|
Плоскость |
Плоскость |
|
|
|
|||||||
другом, а в сценариях отказов используется сетевая конвергенция. |
|
контроля |
управления |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Плоскость передачи |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Маршрутизатор А |
|
|||||
Таблица переадресации, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
протокол и алгоритм |
|
Плоскость управления |
конфигурацииКоманды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плоскость контроля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Неизвестный |
Тип пересылки |
|
|
|
Плоскость |
Плоскость |
|
|
Плоскость |
Плоскость |
|||
кадр данных |
|
|
|
контроля |
управления |
|
|
контроля |
управления |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Передача данных |
|
|
|
|
Плоскость передачи |
|
|
Плоскость передачи |
|||||
Плоскость передачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Маршрутизатор В |
|
|
|
Маршрутизатор С |
|
|||||
Принимает кадры
Отправляет кадры
Задачи сетевой индустрии: проблемы типичных сетей
Частые перегрузки сети |
Сложные сетевые технологии |
?
Сложные процессы O&M |
Медленное развертывание |
|
сервисов |
||
|
Частые перегрузки |
Сложные |
Сложные |
Медленное |
|
процессы |
развертывание |
|||
сети |
технологии |
|||
O&M |
сервисов |
|||
|
|
Частые перегрузки сети
Проблема и решение выбора маршрута на основе пропускной способности
1G/5G |
|
A |
B |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
2G/10G |
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
6G/5G |
|
|
|
|
D |
E |
|
Используемая полоса |
|
||
пропускания/ Общая полоса |
|
|
|
пропускания |
|
|
|
Сеть вычисляет пути передачи на основании полосы пропускания. Канал от маршрутизатора C к маршрутизатору D является кратчайшим путем пересылки. Объем служебного трафика от маршрутизатора C к маршрутизатору D превышает пропускную способность, что приводит к потере пакетов. Несмотря на то, что другие каналы неактивны, алгоритм продолжает выбирать кратчайший путь пересылки. Оптимальный путь пересылки трафика — C-A-D.
Проблема и решение установления туннеля на основе фиксированной последовательности
Туннели устанавливаются в следующей последовательности: 1. A-E; 2. A-G; 3. C- H. Туннель 3 не может быть установлен из-за недостаточной полосы пропускания.
|
2 |
|
|
3 |
|
B |
C |
D |
|
A |
F |
G |
H |
E |
|
1 |
|
|
|
Расчет глобального пути и настройка оптимального пути:
|
|
B |
2 |
C |
D |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
A |
1 F |
|
G |
H |
E |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Частые перегрузки |
Сложные |
Сложные |
Медленное |
|
процессы |
развертывани |
|||
сети |
технологии |
|||
O&M |
е сервисов |
|||
|
|
Сложные сетевые технологии
Множество сетевых протоколов: специалистам по сетевым технологиям необходимо изучить множество RFC, связанных с сетевыми устройствами. Изучение RFC занимает много времени, а их количество продолжает расти.
Тенденции роста количества RFC
79 212 152 129 124 150 242 205 185
Сложная конфигурация сети: чтобы изучить устройства конкретного производителя, необходимо освоить десятки тысяч команд. Количество команд продолжает увеличиваться.
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
|||
|
|
|||
|
|
|
||
|
|
|
|
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
2011 |
2012 |
2013 |
|
|
|
Частые перегрузки |
Сложные |
Сложные |
Медленное |
|
|
|
процессы |
развертывание |
||
Сложные процедуры локализации |
|
|||||
|
|
|
сети |
технологии |
O7M |
сервисов |
|
|
|
|
|
||
и анализа неисправностей |
|
|
|
|||
Сложное обнаружение неисправности |
Сложная локализация неисправности |
|
||||
Идентификация |
Получение пакетов |
Диагностика |
Потоки с ошибками составляют 3,65% от всех потоков в сети. |
|
||
вручную для |
|
|||||
неисправности |
неисправностей |
|
|
|
|
|
вручную |
локализации |
вручную |
|
|
|
|
|
неисправностей |
|
|
|
|
|
Сбои в сети, которые обнаруживаются при поступлении жалоб от пользователей, — это
лишь верхушка айсберга.
•Традиционные сети O&M используют ручные процессы идентификации, локализации и диагностики неисправностей.
•Более 85% сетевых неисправностей обнаруживаются только после жалоб на обслуживание. Проблемы невозможно идентифицировать или анализировать заранее.
•Традиционные процессы эксплуатации и обслуживания отслеживают только показатели устройств. Некоторые показатели могут показывать нормальное состояние, но при этом качество обслуживания пользователей оставляет желать лучшего. Корреляционный анализ пользователей и сетей отсутствует.
•Согласно статистике сети центров обработки данных (DCN) в среднем на обнаружение неисправности уходит 76 минут.
Частые перегрузки |
Сложные |
Сложные |
Медленное |
|
процессы |
развертывание |
|||
Медленное развертывание |
технологии |
|||
сети |
O&M |
сервисов |
||
|
|
|||
сервисов |
|
|
|
Политика сети
Политика |
Политика |
Политика |
Другие |
… |
полосы |
||||
доступа |
пропускания |
QoS |
политики |
|
|
|
|
|
Сервисная сеть
VN для |
VN для научных |
VN для |
офисных целей |
исследований |
видеонаблюдения |
Сложные и негибкие изменения сетевой политики:
Сетевые политики не определяются пользователем. Изменения политик сложны и их нельзя быстро скорректировать.
Конфигурация на основе IP-адреса,
фиксированного местоположения и
интерфейса командной строки
Длительный срок развертывания сервисов:
Развертывание нового сервиса включает сквозное изменение конфигурации устройств.
Сквозная конфигурация с помощью команд
Физическая сеть
Низкая эффективность развертывания физической сети:
Физическая сеть не поддерживает автоматическую настройку параметров (zero touch provisioning, ZTP).
Конфигурация на основе командной строки
Программно-определяемые сети
Технологии виртуализации сетей
Для поддержки виртуализации сети разработана сетевая архитектура SDN:
•Программно-определяемая сеть (SDN)— сетевая архитектура, которая
виртуализирует сеть, предлагая новый подход к сетевому администрированию и управлению, направленный на упрощение и оптимизацию процесса
администрирования.
Возникновение SDN
•SDN была разработана специалистами Стэнфордского университета как инновационная сетевая архитектура. Суть SDN состоит в том, чтобы отделить плоскость управления от плоскости данных сетевых устройств, чтобы реализовать централизованное управление плоскостью управления сетью и обеспечить хорошую поддержку инноваций в сетевых приложениях.
•Характеристики SDN на начальном этапе: отделение плоскости передачи от плоскости контроля, централизованное управление и открытые программируемые интерфейсы.
|
Применение SDN |
|
|
|
Контроллер предоставляет функции |
|
|
|
плоскости контроля |
|
|
|
Плоскость |
||
|
Контроллер OpenFlow |
|
|
|
|
контроля |
|
Плоскость |
|
|
|
|
|
|
|
контроля |
OpenFlow |
Соединения OpenFlow |
|
Плоскость |
|
|
|
|
|
|
|
передачи |
|
|
|
|
|
|
Плоскость |
|
Коммутаторы OpenFlow |
|
передачи |
|
|
|
|
Коммутаторы OpenFlow имеют только плоскость данных