軟件定義網(wǎng)絡：原理、技術與實踐

目 錄 第1章 緒言 1.1 分組交換的基本術語 1.2 歷史背景 1.3 現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心 1.4 傳統(tǒng)交換機體系結構 1.4.1 數(shù)據(jù)、 控制和管理平面 1.4.2 基于軟件的路由選擇和 橋接 1.4.3 轉發(fā)表的硬件查找 1.4.4 通用可編程的轉發(fā)規(guī)則 1.5 自治和動態(tài)轉發(fā)表 1.5.1 二層控制 1.5.2 三層控制 1.5.3 是協(xié)議大雜燴還是一碗 交換機粥 1.6 我們能提高分組轉發(fā)的 IQ值嗎 1.7 開源和技術轉變 1.8 本書的組織結構 參考文獻 第2章 為什么是SDN 2.1 交換機及控制平面的發(fā)展 歷程 2.1.1 用軟件實現(xiàn)的簡單的分組轉發(fā)和 路由選擇 2.1.2 早期設備的獨立性和 自治性 2.1.3 從軟件走向硬件 2.1.4 硬件轉發(fā)以及用軟件實現(xiàn)的 控制 2.1.5 簡化設備的需求越來 越強烈 2.1.6 控制從設備上的移除 2.2 成本 2.2.1 開發(fā)成本不斷增加 2.2.2 封閉的環(huán)境鼓勵供應商的市場 圈定 2.2.3 變革的復雜性與阻力 2.2.4 網(wǎng)絡運營成本的上升 2.3 SDN意味著不斷的探索和 革新 2.3.1 現(xiàn)狀對目前主流供應商 有利 2.3.2 SDN對科研創(chuàng)新的促進 作用 2.4 數(shù)據(jù)中心的創(chuàng)新 2.4.1 計算和存儲虛擬化 2.4.2 當前網(wǎng)絡的不足之處 2.5 數(shù)據(jù)中心的要求 2.5.1 自動化 2.5.2 可擴展性 2.5.3 多路徑 2.5.4 多租戶 2.5.5 網(wǎng)絡虛擬化 2.6 小結 參考文獻 第3章 SDN的起源 3.1 網(wǎng)絡技術的發(fā)展歷程 3.1.1 大型機網(wǎng)絡： 遠程終端 3.1.2 點對點對等連接 3.1.3 局域網(wǎng) 3.1.4 橋接網(wǎng)絡 3.1.5 路由選擇網(wǎng)絡 3.2 SDN的前身 3.2.1 早期的嘗試 3.2.2 網(wǎng)絡接入控制 3.2.3 編排 3.2.4 虛擬管理器網(wǎng)絡插件 3.2.5 ForCES： 轉發(fā)和控制平面的 分離 3.2.6 4D： 集中的網(wǎng)絡控制 3.2.7 Ethane： 基于控制器的網(wǎng)絡 策略 3.3 軟件定義網(wǎng)絡的誕生 3.3.1 OpenFlow的出現(xiàn) 3.3.2 開放網(wǎng)絡基金會 3.4 維護SDN的互操作性 3.5 開放源代碼的積極作用 3.5.1 集體的力量 3.5.2 集體的危險性 3.5.3 SDN開源代碼 3.6 傳統(tǒng)機器向SDN的演化 3.7 網(wǎng)絡虛擬化 3.8 我可以把自己的網(wǎng)絡稱為 SDN嗎 3.9 小結 參考文獻 第4章 SDN的工作原理 4.1 SDN的基本特點 4.1.1 平面分離 4.1.2 簡化的設備和集中的 控制器 4.1.3 網(wǎng)絡自動化和虛擬化 4.1.4 開放性 4.2 SDN的工作原理 4.3 SDN網(wǎng)絡設備 4.3.1 流表 4.3.2 軟件SDN交換機 4.3.3 硬件SDN設備 4.3.4 SDN設備的現(xiàn)有實現(xiàn) 4.3.5 流的數(shù)量調整 4.4 SDN控制器 4.4.1 SDN控制器的核心模塊 4.4.2 SDN控制器接口 4.4.3 目前SDN控制器的實現(xiàn) 4.4.4 SDN控制器的潛在問題 4.5 SDN應用 4.5.1 SDN應用的職責 4.6 替代的SDN方法 4.6.1 利用現(xiàn)有API的SDN 4.6.2 利用基于虛擬機管理程序的 覆蓋網(wǎng)絡的SDN 4.7 小結 參考文獻 第5章 OpenFlow規(guī)范 5.1 本章使用的術語 5.2 OpenFlow概述 5.2.1 OpenFlow交換機 5.2.2 OpenFlow控制器 5.2.3 OpenFlow協(xié)議 5.2.4 控制器與交換機之間的安全 通道 5.3 OpenFlow 1.0和OpenFlow的 基本概念 5.3.1 端口和端口隊列 5.3.2 流表 5.3.3 分組匹配 5.3.4 動作與分組轉發(fā) 5.3.5 控制器和交換機之間的 消息 5.3.6 舉例： 控制器對流表的 編程 5.3.7 舉例： 基本的分組轉發(fā) 5.3.8 舉例： 交換機向控制器轉發(fā) 分組 5.4 OpenFlow 1.1新增功能 5.4.1 多級流表 5.4.2 群組 5.4.3 MPLS和VLAN標簽的 支持 5.4.4 虛擬端口 5.4.5 控制器連接失效 5.4.6 舉例： 使用多級流表的 轉發(fā) 5.4.7 舉例： 使用V.1.1的群組 多播 5.5 OpenFlow 1.2的新增功能 5.5.1 支持可擴展匹配 5.5.2 支持可擴展的SET_FIELD 分組重寫 5.5.3 PACKET_IN中可擴展的上下文 表達式 5.5.4 多控制器 5.5.5 舉例： 經(jīng)過SP網(wǎng)絡的橋接 VLAN 5.6 OpenFlow 1.3的新增功能 5.6.1 功能協(xié)商的重構 5.6.2 支持更靈活的表失配 5.6.3 每流計量 5.6.4 每連接的事件過濾 5.6.5 輔助連接 5.6.6 PACKET_IN消息中的 Cookie 5.6.7 運營商骨干網(wǎng)橋接的標簽 處理 5.6.8 舉例： 利用計量段強制實施 的QoS 5.7 OpenFlow的局限性 5.8 小結 參考文獻 第6章 SDN的替代定義 6.1 OpenFlow潛在的缺點 6.1.1 變化太大、 太快 6.1.2 單點故障 6.1.3 性能和規(guī)模 6.1.4 深度分組檢測 6.1.5 狀態(tài)流意識 6.1.6 結論 6.2 SDN-via-API 6.2.1 網(wǎng)絡設備中的傳統(tǒng)API 6.2.2 適用于SDN-via-API的 API 6.2.3 REST： 一種不同的API 協(xié)議 6.2.4 SDN-via-API舉例 6.2.5 SDN-via-API的評估 6.3 基于虛擬機管理程序的覆蓋 網(wǎng)絡SDN 6.3.1 覆蓋網(wǎng)絡中的控制器 6.3.2 覆蓋網(wǎng)絡的操作過程 6.3.3 SDN-via-overlay舉例 6.3.4 SDN-via-overlay的評估 6.4 利用開放設備的SDN 6.5 網(wǎng)絡功能虛擬化 6.6 各種替代方法之間的重疊與 比較 6.7 小結 參考文獻 第7章 數(shù)據(jù)中心的SDN 7.1 數(shù)據(jù)中心的定義 7.2 數(shù)據(jù)中心的需求 7.2.1 克服當前網(wǎng)絡的限制 7.2.2 增加、 移動和刪除資源 7.2.3 故障恢復 7.2.4 多租戶 7.2.5 流量工程和路徑效率 7.3 數(shù)據(jù)中心的隧道技術 7.3.1 虛擬擴展局域網(wǎng) 7.3.2 使用通用路由封裝的網(wǎng)絡 虛擬化 7.3.3 無狀態(tài)傳輸隧道 7.4 數(shù)據(jù)中心的路徑技術 7.4.1 通用多路徑路由選擇 7.4.2 多生成樹協(xié)議 7.4.3 最短路徑橋接 7.4.4 等價多路徑 7.4.5 SDN和最短路徑的復雜性 7.5 數(shù)據(jù)中心的以太網(wǎng)矩陣 7.6 數(shù)據(jù)中心的SDN應用場景 7.6.1 克服當前網(wǎng)絡的限制 7.6.2 增加、 移動和改變網(wǎng)絡 資源 7.6.3 故障恢復 7.6.4 多租戶 7.6.5 流量工程和路徑有效性 7.7 比較開放SDN與SDN-via-overlay 在數(shù)據(jù)中心的表現(xiàn) 7.7.1 SDN-via-overlay 7.7.2 開放SDN 7.8 現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)中心實現(xiàn) 7.9 小結 參考文獻 第8章 非數(shù)據(jù)中心環(huán)境下的SDN 8.1 廣域網(wǎng) 8.1.1 SDN在廣域網(wǎng)中的應用 8.1.2 舉例： 谷歌廣域網(wǎng)的 MPLS LSP 8.2 服務提供商和電信運營商 網(wǎng)絡 8.2.1 SDN在服務提供商和電信 運營商網(wǎng)絡中的應用 8.2.2 舉例： MPLS-TE和MPLS  VPN 8.2.3 舉例： 服務提供商的 云爆發(fā) 8.3 園區(qū)網(wǎng) 8.3.1 園區(qū)網(wǎng)中的SDN： 策略的 應用 8.3.2 園區(qū)網(wǎng)中的SDN： 設備與 用戶安全 8.3.3 園區(qū)網(wǎng)中的SDN： 流量 抑制 8.4 酒店網(wǎng) 8.5 移動網(wǎng)絡 8.5.1 SDN應用于移動網(wǎng)絡 8.6 在線網(wǎng)絡功能 8.6.1 NFV與SDN的比較 8.6.2 SDN應用于服務器負載 均衡 8.6.3 SDN用于防火墻 8.6.4 SDN應用于入侵檢測 8.7 光傳輸網(wǎng)絡 8.7.1 SDN應用于光網(wǎng)絡 8.8 SDN與P2P/覆蓋網(wǎng)絡的 比較 8.9 小結 參考文獻 第9章 SDN生態(tài)圈合作伙伴 9.1 學術研究機構 9.1.1 學術界對SDN的主要 貢獻 9.2 產(chǎn)業(yè)研究實驗室 9.3 網(wǎng)絡設備制造商 9.4 軟件供應商 9.5 白盒交換機 9.6 商用芯片生產(chǎn)商 9.7 原始設備制造商 9.8 企業(yè) 9.9 標準機構和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 9.9.1 開放網(wǎng)絡基金 9.9.2 OpenDaylight 9.9.3 OpenStack 9.9.4 IETF和IEEE 9.10小結 參考文獻 第10章 SDN的應用 10.1 前期工作 10.2 反應式應用和先應式應用的 比較 10.2.1 術語 10.2.2 反應式SDN應用 10.2.3 先應式SDN應用 10.3 一些簡單SDN應用的 分析 10.4 一個簡單的Java反應式 應用 10.4.1 主機名黑名單 10.4.2 IP地址的黑名單處理 10.4.3 黑名單： 監(jiān)聽器 10.4.4 黑名單： 分組處理器 10.4.5 黑名單： 流管理器 10.5 控制器的背景 10.6 使用Floodlight控制器 10.6.1 Java API 10.6.2 RESTful API 10.7 使用OpenDaylight控制器 10.7.1 Java API 10.7.2 RESTful API 10.8 使用思科的XNC控制器 10.8.1 RESTful API 10.9 使用惠普控制器 10.9.1 Java API 10.9.2 RESTful API 10.10關于交換機的考慮 10.11創(chuàng)建網(wǎng)絡虛擬隧道 10.12數(shù)據(jù)中心的流卸載 10.13用于園區(qū)網(wǎng)的接入控制 10.14服務提供商的流量工程 10.15小結 參考文獻 第11章 SDN開源代碼 11.1 本章特定術語 11.2 開源許可證相關事宜 11.3 SDN開源代碼用戶的特征 11.4 OpenFlow的源代碼 11.5 交換機實現(xiàn) 11.6 控制器實現(xiàn) 11.7 SDN應用 11.8 編排和網(wǎng)絡虛擬化 11.9 仿真、 測試和工具 11.10OpenStack 11.11舉例： SDN開源代碼的 應用 11.12小結 參考文獻 第12章 商業(yè)影響 12.1 一切皆服務 12.2 市場規(guī)模 12.3 SDN廠商分類 12.3.1 服務器虛擬化傳統(tǒng)運營商 和SDN 12.3.2 增值經(jīng)銷商 12.4 對傳統(tǒng)網(wǎng)絡設備制造商的 影響 12.4.1 保護市場份額 12.4.2 適度創(chuàng)新 12.5 對企業(yè)客戶的影響 12.5.1 降低設備成本 12.5.2 避免混亂 12.6 在網(wǎng)絡行業(yè)中引發(fā)的風暴 12.6.1 大型網(wǎng)絡設備制造商變得 越來越少 12.6.2 遷移到云計算 12.6.3 渠道變化 12.7 風險投資 12.8 重要的SDN收購案 12.8.1 VMware 12.8.2 Juniper 12.8.3 Brocade 12.8.4 思科 12.9 SDN初創(chuàng)公司 12.9.1 OpenFlow中堅力量 12.9.2 非OpenFlow的白盒 企業(yè) 12.9.3 OpenFlow ASIC？ 12.9.4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡虛擬化 12.9.5 WAN網(wǎng)絡虛擬化 12.9.6 網(wǎng)絡功能的虛擬化 12.9.7 光交換 12.9.8 網(wǎng)絡邊緣的移動功能 和SDN 12.10職業(yè)影響 12.11小結 參考文獻 第13章 SDN的未來 13.1 現(xiàn)狀 13.2 開放SDN潛在的創(chuàng)新 應用 13.2.1 管理非傳統(tǒng)的物理層 鏈路 13.2.2 對網(wǎng)絡應用編程技術 13.2.3 安全應用 13.2.4 移動網(wǎng)絡中的漫游 13.2.5 移動網(wǎng)絡中的流量工程 13.2.6 節(jié)能 13.2.7 支持SDN的交換機 芯片 13.3 小結 參考文獻 附錄 縮略語