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什么是nfv?nfv和sdn有哪些区别与联系?

2020-05-18 16:33云杰小编阅读:57

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NFV是指利用虚拟化技术,采用标准化的通用IT设备(x86服务器、存储和交换设备等)来实现各种网络功能,目标是替代通信网中私有、专用和封闭的网元,实现统一的硬件平台+业务逻辑软件的开放架构。

采用NFV后,一方面网络设备功能不再依赖于昂贵的专用硬件,基于x86标准的IT设备成本低廉,可望能为运营商节省设备投资成本;另一方面,通过软硬件解耦及功能抽象,资源可以充分灵活共享,实现新业务的快速开发和部署,并根据实际需求进行自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等,为网络服务的设计、部署和管理带来了更大的灵活性和弹性。

具体来说,NFV在网络架构重构工作中可以首先应用于固定和移动网络中的数据面的分组处理和控制功能中,如vBRAS、vCPE、vEPC和vIMS等。

(1)vBRAS:BRAS是城域网中用户接入的终结点和基础服务的提供点,传统的BRAS基于软硬件一体化的设备实现,给新业务部署带来很多不便,例如,不同时期部署的BRAS设备,无法通过软件升级方式实现同一功能,而且很多增值服务(如NAT、DPI等)都需要专用硬件板卡,增加了大量成本。vBRAS可以以功能集为单元对设备控制平面进行重构,形成独立模块(包括用户管理、组播、QoS和路由等),每个模块可按需在虚拟机上部署。vBRAS还可以提供可编程能力,将控制面通过API接口向上提供灵活的功能调用,实现用户对网络业务的按需定制。

(2)vCPE:CPE处于网络边缘,数量多、版本多、更新快、成本高、三层配置复杂且故障率较高。同时,CPE直接面向用户,提供业务,是产生收入的关键点。因而CPE的虚拟化效益最明显,还可望在提供基本管道基础上,快速提供便宜、丰富、个性化的增值网络业务。另一方面,CPE功能复杂,处理能力要求高,但网络能力要求并不高,适合虚拟化。

所谓vCPE就是将传统CPE上的部分复杂功能上移到网络侧,客户侧设备最多仅保留二层转发、隧道封装和配置、基于二层的防火墙等功能,把大量三层功能挪到网络侧实现。可以极大简化客户侧设备的配置难度,降低故障率,同时避免对客户侧网关频繁升级带来的成本增加。

(3)vEPC:现有EPC设备多基于ATCA架构,通用性差,增加了研发、测试和运维的成本,特别是移动互联网流量激增情况下,扩容升级的代价极高。vEPC使得移动核心网元可以运行在通用硬件之上,实现EPC网元(MME、HSS、PCRF、SGW、PGW等)的高效部署。

(4)vIMS:现有物理IMS网络主要面临资源利用率不均衡、资源隔离困难和扩缩容慢等问题。vIMS可以为自营业务和政企客户快速组织独立的专网,在隔离的同时提高资源利用率,支持业务的定制。此外,vIMS可以快速搭建业务测试环境,对预上线的业务进行仿真测试,缩短业务上线时间。

在NFV引入过程中,重点需进行跨层之间的标准化工作,尤其要规避“软烟囱”的引入,即避免在网络软件化后,虽然网络功能由专用硬件实现改变为软件化实现,但依然无法实现软硬件分层解耦、单厂家设备研发锁定的问题。

在软件定义的网络中,网络工程师或管理员可以调整来自中央控制台的流量,而无需触摸网络中的各个交换机。集中式 SDN控制器指导交换机在任何需要的地方提供网络服务,而与服务器和设备之间的特定连接无关。

此过程与传统的网络体系结构有所不同,在传统的网络体系结构中,单个网络设备会根据其配置的路由表做出流量决策。

SDN架构

SDN体系结构的典型表示包括三层:应用程序层,控制层和基础结构层。

毫不奇怪,应用程序层包含组织使用的典型网络应用程序或功能,其中可能包括入侵检测系统,负载平衡或防火墙。在传统网络将使用专用设备(例如防火墙或负载平衡器)的情况下,软件定义的网络将设备替换为使用控制器来管理数据平面行为的应用程序。

SDN架构层

SDN体系结构将网络分为三个可区分的层,通过北向和南向API进行连接。

控制层代表集中式SDN控制器软件,该软件充当软件定义网络的大脑。该控制器驻留在服务器上,并管理整个网络中的策略和流量。

基础设施层由网络中的物理交换机组成。

这三层使用各自的北向和南向应用程序编程接口(API)进行通信。例如,尽管存在其他协议,但是应用程序通过其北向接口与控制器进行通信,而控制器和交换机使用南向接口(例如 OpenFlow)进行通信。

对于控制器的北向API,目前尚无正式标准来将OpenFlow作为通用的南向接口进行匹配。鉴于其广泛的供应商支持,OpenDaylight控制器的北向API可能会逐渐成为事实上的标准。

SDN的工作方式

SDN包含多种类型的技术,包括功能分离,网络虚拟化和 通过可编程性的自动化。

最初,SDN技术仅专注于将网络控制平面与数据平面分离。尽管控制平面决定了数据包应如何流经网络,但数据平面实际上将数据包从一个地方移到另一个地方。

在经典的SDN场景中,数据包到达网络交换机,并且交换机专有固件中内置的规则告诉交换机将数据包转发到何处。这些数据包处理规则从中央控制器发送到交换机。

交换机根据需要向控制器查询指导,并为控制器提供有关其处理的流量的信息。交换机将沿同一路径发送到达相同目的地的每个数据包,并以完全相同的方式对待所有数据包。

软件定义的网络使用有时称为自适应 或 动态的操作模式,在该模式下, 交换机向控制器发出针对没有特定路由的数据包的路由请求。此过程与自适应路由是分开的,后者是通过路由器和基于网络拓扑的算法而不是通过控制器发出路由请求。

SDN的虚拟化方面通过虚拟覆盖层发挥作用,虚拟覆盖层是物理网络之上逻辑上独立的网络。用户可以实现端到端覆盖,以抽象化基础网络并分段网络流量。这种微细分对于具有多租户云环境和云服务的服务提供商和运营商特别有用,因为他们可以为每个租户提供具有特定策略的单独虚拟网络。

文章标题:《什么是nfv?nfv和sdn有哪些区别与联系?》

作  者:云杰小编。本文部分资料来源于网络,转载目的在于传递更多信息及学习参考:https://www.gdyunjie.cn/showinfo-114-2141-0.html

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