- Αποσυνδέστε το επίπεδο ελέγχου από το επίπεδο δεδομένων για να συγκεντρώσετε την ευφυΐα δικτύου σε έναν προγραμματιζόμενο ελεγκτή.
- Επιτρέπει δυναμική και αυτοματοποιημένη διαχείριση μέσω της χρήσης API Northbound και Southbound, βελτιστοποιώντας την επισκεψιμότητα σε πραγματικό χρόνο.
- Διευκολύνει την επεκτασιμότητα και την ενεργειακή απόδοση, αποτελώντας τον θεμελιώδη πυλώνα για το cloud computing και την υποδομή Big Data.
Πιθανότατα έχετε ακούσει ότι ο κόσμος της πληροφορικής κινείται ολοένα και περισσότερο προς την εικονικοποίηση και τα δίκτυα δεν αποτελούν εξαίρεση. Τα Δίκτυα που Ορίζονται από Λογισμικό, ή SDN , αποτελούν ουσιαστικά μια παραδειγματική αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε τη διαχείριση δεδομένων, μεταβαίνοντας από την εξάρτηση από άκαμπτο φυσικό υλικό σε ένα μοντέλο που βασίζεται σε λογισμικό και είναι πολύ πιο ευέλικτο και ευέλικτο.
Φανταστείτε ότι, αντί να χρειάζεται να ρυθμίζετε κάθε δρομολογητή ή διακόπτη ξεχωριστά, θα μπορούσατε να ελέγχετε ολόκληρο το δίκτυο από ένα μόνο σημείο . Αυτό ακριβώς είναι το SDN: η αφαίρεση της πολυπλοκότητας του υλικού, έτσι ώστε οι διαχειριστές να μπορούν να προγραμματίζουν τη συμπεριφορά του δικτύου όπως οποιαδήποτε άλλη εφαρμογή, προσαρμόζοντάς την άμεσα στις ανάγκες της επιχείρησης ή στην τρέχουσα κίνηση.
Τι ακριβώς είναι η Κοινωνία των Εθνών;
Για να ξεκινήσετε, είναι σημαντικό να κατανοήσετε ότι το SDN διακόπτει την παραδοσιακή δομή. Σε ένα κλασικό δίκτυο, κάθε συσκευή αποφασίζει η ίδια πού θα στείλει ένα πακέτο. Αντίθετα, το SDN διαχωρίζει το επίπεδο ελέγχου από το επίπεδο δεδομένων . Το επίπεδο ελέγχου είναι ο εγκέφαλος που λαμβάνει τις αποφάσεις, ενώ το επίπεδο δεδομένων είναι απλώς ο μυς που μετακινεί τα πακέτα σύμφωνα με αυστηρές οδηγίες.
Αυτή η αρχιτεκτονική επιτρέπει στο δίκτυο να είναι άμεσα προγραμματιζόμενο και πολύ πιο ευέλικτο . Συγκεντρώνοντας την ευφυΐα σε έναν ελεγκτή, οι διαχειριστές μπορούν να προσαρμόζουν δυναμικά τη ροή της κυκλοφορίας, αποτρέποντας τα σημεία συμφόρησης του δικτύου και διασφαλίζοντας ότι οι πόροι χρησιμοποιούνται στο έπακρο χωρίς να χρειάζεται να αγγίξουν ούτε ένα καλώδιο.
Οι πυλώνες της αρχιτεκτονικής SDN
Για να λειτουργήσουν όλα αυτά, το SDN είναι οργανωμένο σε τρία σαφώς καθορισμένα επίπεδα που επικοινωνούν μεταξύ τους:
- Επίπεδο εφαρμογής: Εδώ βρίσκονται τα προγράμματα που διαχειρίζονται το δίκτυο, από εργαλεία ασφαλείας έως εξισορροπητές φορτίου. Αυτές οι εφαρμογές λένε στον ελεγκτή τι χρειάζεται. Διεπαφές Northbound (Northbound API).
- Επίπεδο ελέγχου: Είναι ο πυρήνας του συστήματος. Ο ελεγκτής SDN μεταφράζει τις απαιτήσεις της εφαρμογής σε συγκεκριμένους κανόνες που πρέπει να εκτελούν οι συσκευές. Διατηρεί ένα συνολική άποψη ολόκληρης της τοπολογίας, η οποία επιτρέπει την ολιστική διαχείριση.
- Επίπεδο Υποδομής: Αποτελείται από τους διακόπτες και τους δρομολογητές (είτε φυσικούς είτε εικονικούς) που αποτελούν το επίπεδο δεδομένων. Αυτές οι συσκευές δεν λαμβάνουν πλέον τις δικές τους αποφάσεις, αλλά περιορίζονται σε αναμετάδοση κίνησης σύμφωνα με τους πίνακες ροής που τα στέλνει ο ελεγκτής.
Για να επιτραπεί η επικοινωνία αυτών των επιπέδων, χρησιμοποιούνται API. Τα Southbound API , όπως το γνωστό πρωτόκολλο OpenFlow, επιτρέπουν στον ελεγκτή να επικοινωνεί με το υλικό. Τα Northbound API, από την άλλη πλευρά, επιτρέπουν στο λογισμικό διαχείρισης να αλληλεπιδρά με τον ελεγκτή, διευκολύνοντας την αυτοματοποίηση πολύπλοκων εργασιών.
Βασικές διαφορές με τα παραδοσιακά δίκτυα
Αν συγκρίνουμε και τους δύο κόσμους, η διαφορά είναι τεράστια. Ενώ στα παραδοσιακά δίκτυα η διαχείριση είναι χειροκίνητη, αργή και επιρρεπής σε ανθρώπινα λάθη λόγω της χρήσης διεπαφών γραμμής εντολών (CLI) σε κάθε συσκευή ξεχωριστά, στα SDN η διαμόρφωση γίνεται μέσω λογισμικού και API , γεγονός που επιταχύνει απίστευτα τις αναπτύξεις.
Επιπλέον, η επεκτασιμότητα στο παλαιό μοντέλο περιορίζεται από την χωρητικότητα του υλικού. Στο SDN, όντας ένα εικονικοποιημένο σύστημα, μπορούμε να συνδυάσουμε πολλαπλούς διακόπτες για να λειτουργήσουμε ως μία ενιαία έξυπνη μονάδα, επιτρέποντας στο δίκτυο να αναπτύσσεται σύμφωνα με τη ζήτηση χωρίς ακραίες τεχνικές επιπλοκές.
Μοντέλα και παραλλαγές υλοποίησης
Δεν είναι όλα τα SDN ίδια. Ανάλογα με τον τρόπο ανάπτυξής τους, μπορούμε να βρούμε διάφορες προσεγγίσεις:
- Άνοιγμα SDN: Βασισμένο σε ανοιχτά πρότυπα όπως το OpenFlow, όπου το υλικό είναι αυτό που ονομάζουμε «χαζοί διακόπτες» επειδή όλη η νοημοσύνη βρίσκεται στον ελεγκτή.
- SDN που βασίζεται σε API: Εδώ, οι συσκευές δεν χρησιμοποιούν ένα μόνο πρωτόκολλο, αλλά εκθέτουν τα δικά τους API (REST, gRPC) προς διαχείριση.
- Επικάλυψη SDN: Δημιουργήστε εικονικά δίκτυα πάνω από την υπάρχουσα φυσική υποδομή χρησιμοποιώντας σήραγγες όπως το VXLAN, το οποίο είναι ιδανικό για περιβάλλοντα πολλαπλών μισθωτών σε κέντρα δεδομένων.
- Υβριδικό SDN: Ένα μείγμα όπου τα παραδοσιακά πρωτόκολλα (OSPF, BGP) συνυπάρχουν με τις αρχές SDN, επιτρέποντας σταδιακή και ασφαλής μετανάστευση.
Υπάρχουν επίσης επεκτάσεις όπως το SD-WAN , το οποίο εφαρμόζει αυτές τις έννοιες σε δίκτυα ευρείας περιοχής για τη μείωση του κόστους σε σύγκριση με τις ακριβές γραμμές MPLS, και το SD-LAN , το οποίο βελτιστοποιεί τα τοπικά δίκτυα μέσω διαχείρισης που βασίζεται στο cloud.
Η άνοδος του Cloud Computing και των Big Data
Το SDN δεν προέκυψε τυχαία. Είναι η απάντηση στην έκρηξη του cloud computing και των big data. Σήμερα, η κίνηση δεν είναι πλέον μόνο «βορρά-νότου» (client-to-server), αλλά υπάρχει μια τεράστια ροή κίνησης «ανατολής-δύσης» μεταξύ μηχανών εντός του ίδιου κέντρου δεδομένων. Το SDN είναι ο μόνος τρόπος για την αποτελεσματική διαχείριση αυτού του όγκου δεδομένων .
Επιπλέον, η ανάπτυξη υπηρεσιών SaaS και IaaS απαιτεί ελαστικότητα που δεν μπορεί να προσφέρει το άκαμπτο υλικό. Το SDN επιτρέπει την παροχή αυτοεξυπηρέτησης , κλιμακώνοντας άμεσα τους πόρους δικτύου. Βοηθά ακόμη και στη μείωση των λογαριασμών ηλεκτρικού ρεύματος βελτιστοποιώντας το επίπεδο δεδομένων για εξοικονόμηση ενέργειας σε δίκτυα και συνδεδεμένα σπίτια σε μεγάλες εγκαταστάσεις.
Ασφάλεια και προκλήσεις στα δίκτυα που καθορίζονται από λογισμικό
Από άποψη ασφάλειας, το SDN είναι ένα δίκοπο μαχαίρι. Από τη μία πλευρά, η καθολική εικόνα επιτρέπει πολύ ταχύτερη ανίχνευση επιθέσεων DDoS ή διάδοσης worm, επιτρέποντας τον επαναπρογραμματισμό δικτύου σε πραγματικό χρόνο για την απομόνωση μολυσμένων συσκευών. Επιτρέπει ακόμη και την εφαρμογή αμυντικών συστημάτων "κινούμενου στόχου" (MTD), αλλάζοντας τις εικονικές διευθύνσεις IP για να μπερδέψουν τους εισβολείς.
Ωστόσο, ο ελεγκτής γίνεται το μοναδικό σημείο αποτυχίας και ο κύριος στόχος για τους χάκερ. Εάν κάποιος καταφέρει να παραβιάσει τον εγκέφαλο του δικτύου, αποκτά τον πλήρη έλεγχο. Γι' αυτό είναι ζωτικής σημασίας να ενισχύσετε την ασφάλεια της εταιρείας σας μέσω δικτύων LAN , εφαρμόζοντας πλεονασμό διακομιστών, κρυπτογράφηση μηνυμάτων και αυστηρή ενίσχυση του λειτουργικού συστήματος του ελεγκτή.
Συνέργεια με NFV (Εικονικοποίηση Λειτουργιών Δικτύου)
Είναι πολύ συνηθισμένο να συγχέεται το SDN με το NFV, αλλά στην πραγματικότητα είναι συμπληρωματικά. Ενώ το SDN επικεντρώνεται στον έλεγχο της κυκλοφορίας, το NFV αντικαθιστά το εξειδικευμένο υλικό (όπως τείχη προστασίας ή φυσικούς εξισορροπητές φορτίου) με εικονικές μηχανές που εκτελούνται σε τυπικούς διακομιστές. Μαζί, δημιουργούν ένα οικοσύστημα όπου το δίκτυο είναι πλήρως ευέλικτο, επιτρέποντας στις Εικονικές Λειτουργίες Δικτύου (VNF) να αναπτύσσονται και να μετακινούνται δυναμικά ανάλογα με το φόρτο εργασίας.
Ο συνδυασμός αυτών των τεχνολογιών, μαζί με την εις βάθος επιθεώρηση πακέτων (DPI), επιτρέπει στο δίκτυο όχι μόνο να μετακινεί δεδομένα, αλλά και να γνωρίζει τις εφαρμογές που μεταφέρει, βελτιστοποιώντας την ποιότητα εμπειρίας (QoE) για τον τελικό χρήστη.
Η μετάβαση σε αυτό το παράδειγμα επιτρέπει στις εταιρείες να σταματήσουν να παλεύουν με τα καλώδια και τις χειροκίνητες διαμορφώσεις και να επικεντρωθούν στην επιχειρηματική λογική. Χάρη στις δυνατότητες κεντρικού ελέγχου και αυτοματισμού , οι τρέχουσες υποδομές μπορούν να υποστηρίξουν την τεράστια ζήτηση για συνδεσιμότητα, δυναμική ασφάλεια και ενεργειακή απόδοση που απαιτεί η ψηφιακή εποχή, μετατρέποντας το στατικό υλικό σε έναν ελαστικό και προγραμματιζόμενο πόρο.
