城域和核心路由器的SDN发展道路探讨

   城域和核心路由器组建的Internet基础网络彻底改变了人类沟通的方式，SDN概念的出现则给网络带来的新的应用模式和选择可能。SDN概念如何与路由器结合，使得基础网络对应用提供更好的能力，是一个非常值得探讨的方向。

路由基础网络的特点

    路由基础网络是一个全球性的分层次的分布式网络。分层次意味着局部网络内部的路径计算是独立的，计算完成的路径通过边界路由器向其他边界路由器通告。分布式意味着无论域内还是域间路径都是由单个路由器在与其他路由器交互信息后独立计算的。这两个特点使得路由基础网络具有全球扩展的能力。分布式使得网络部署不依赖于其他网络而可独立建设，层次化使得大网的路径计算可以分层次进行。

    通过多年的发展，IP和MPLS基本上可以满足封装任何业务的要求，但是在路径计算上，由于分布式计算的特点，缺乏一些全局优化的能力，虽然引入了MPLS-TE等计算，但计算模式也较为单一，演进较为缓慢，对需求的响应速度较慢。

SDN对基础路由网络的改进

    SDN具有全局信息，可以基于全局信息对路径做优化，使得响应比较缓慢的全局性需求可以较快通过新算法实现。SDN具有统一的计算实体和算法，可以避免路由器逐台升级带来的对网络冲击过大的问题。SDN通过软件化的定义，提供更好的应用程序接口，使得应用对网络的管理得以较好地实现。同时，通过SDN可以简化对设备控制面和管理面的复杂要求，使设备可集中精力于转发，从而加快技术革新速度。总之，SDN带来的较多好处对路由基础网络也是适用的。

SDN改造路由器基础网络的方式

局部替代

    由于基础路由网络全球性的特征，不可能全球的网络统一整齐地切换为SDN网络。SDN改造的网络必须与原有网络100%兼容。一种合理的方式是SDN改造网络局限于一定域内，对外表现与现有网络一致，而对内进行网内优化。

针对域内和域间分别优化

    针对域内，通过SDN对控制平面路径计算的接管，可以实现完全可控、可视和可调的域内路由网络。域内的规模与SDN控制器可管规模是匹配的，独立优化是可行的。对于域间，通过SDN的集中调度控制，可以替代BGP和RR的路径计算，使得保护、负载均衡等策略更容易实施。选准这两个模型，容易把目标和要解决的问题聚焦，一步一步将SDN带来的好处在实际网络中展示出来。

转发面继承使用

    现有路由器的转发面，支持IP和MPLS，基本上可满足主要转发和封装需求，就是说，转发面功能和性能不是关键问题，如果再加上一定的扩展就是没有问题，问题在于分布式的控制面限制太大。因此SDN针对路径优化的策略，可以通过现有转发面来研究支撑和实践，而不必等OpenFlow成熟，做得好的话可以使网络上大部分的投资得到保护。当然，由于现有路由器的转发面一般都是由NP或多核处理器来实现的，对OpenFlow支撑转发面的研究也可以同步进行，在寻找控制面优化道路的同时寻找转发的优化道路。近期，针对OpenFlow过于灵活、设备难以匹配的问题，业界有人提出了在控制器侧抽象出与大多数设备侧转发匹配的模型，在保持集中控制、可编程的SDN优点前提下，通过增加模型约束，大大提高OpenFlow流表下发的匹配度，使OpenFlow可商用程度大幅提高，是一个非常值得考虑的方向。

产业界标准化协作

    SDN最难的是迈出第一步，即构建一个标准的可扩展的设备模型，再实现一个基本的北向和南向接口集。现在从认识上，业界出现了一些主流接口形式，如用于通用管理配置和信息相互的NETCONF协议，OF-Config、XMPP也属于这一类；用于输出链路状态和TE数据的BGP-LS协议及可能的进一步扩展；用于TE隧道下发的PCEP协议及其进一步扩展；用于流表交互的OpenFlow协议；用于北向的REST信息交互格式。业界在将SDN概念移植到路由上时，应尽量遵循一些标准协议格式和模型，使得所做的工作相互促进和提升，以达到最终提升产业整体水平的目标。现在在基本协议选择上有了一些共识，未来在具体实现内容上，还需要进一步细化和标准化，理想情况下能实现异厂家控制器和转发设备的互通。

支持智能应用的灵活快速调度

    SDN的结合，必须落到客户需求的实处，解决客户的实际问题，才有持续发展的价值。当前，为智能应用提供更灵活的路径选择、更快速的调度，提升网络的利用率和健壮性，是值得考虑的实际提升。在这方面，大的IT厂商如Google、腾讯等已经有自己的一套实施方法。设备制造商可以和运营商一起探讨运营商网络的此类需求进行网络改进，在不断提升的过程中将可以得到共赢的回报。

SDN方式的IP RAN虚拟化

    IP RAN是支撑移动互联网的一个重要路由基础网络，由于节点众多，对路由网络的管理和运维提出了较高的要求。通过SDN方式的集中化管理，关闭接入节点的路径计算，统一交由控制器负责，可获得路径计算更加可控、接入节点即插即用的好处，可以简化运维要求，提高网络的可靠性。

SDN概念带来的好处是显而易见的，这些好处可以弥补路由器基础网络的不足，因此在路由上引入SDN是一个必然的方向。然而路由器基础网络牵一发动全身，发展的起点应该是局部改造。改造的特点是控制平面改造和转发平面的改造独立进行，而且更为平滑的改造是在前期仅改造控制平面。在改造方向上，可分为域间、域内分别优化，优化可针对客户面临的关键具体问题来进行，使得优化方向更有针对性，也使优化工作更有持续性。SDN概念对路由器基础网络的改造是一个较长期的工作，是从局部改造向全局改革发展的过程，这个过程给供应商带来新的均等参与的机会。