- แยกส่วนควบคุมออกจากส่วนประมวลผลข้อมูล เพื่อรวมศูนย์ความชาญฉลาดของเครือข่ายไว้ในตัวควบคุมที่ตั้งโปรแกรมได้
- ระบบนี้ช่วยให้สามารถจัดการได้อย่างยืดหยุ่นและอัตโนมัติผ่านการใช้ API ขาเข้าและขาออก ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์
- มันช่วยให้สามารถขยายขนาดและประหยัดพลังงาน ซึ่งเป็นเสาหลักสำคัญสำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านคลาวด์คอมพิวติ้งและบิ๊กดาต้า
คุณคงเคยได้ยินมาบ้างแล้วว่าโลกของการคำนวณกำลังก้าวไปสู่ระบบเสมือนจริงมากขึ้นเรื่อยๆ และเครือข่ายก็ไม่ใช่ข้อยกเว้น เครือข่ายที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ หรือSDNนั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์ในวิธีการจัดการข้อมูล โดยเปลี่ยนจากการพึ่งพาฮาร์ดแวร์ทางกายภาพที่ตายตัว ไปสู่โมเดลที่ใช้ซอฟต์แวร์ซึ่งมีความยืดหยุ่นและคล่องตัวมากกว่ามาก
ลองนึกภาพว่า แทนที่จะต้องตั้งค่าเราเตอร์หรือสวิตช์แต่ละตัวทีละตัว คุณสามารถควบคุมเครือข่ายทั้งหมดได้จากจุดเดียวนั่นคือสิ่งที่ SDN มุ่งเน้น: การลดความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์ เพื่อให้ผู้ดูแลระบบสามารถตั้งโปรแกรมพฤติกรรมของเครือข่ายได้เหมือนกับแอปพลิเคชันอื่นๆ ปรับให้เข้ากับความต้องการของธุรกิจหรือปริมาณการใช้งานในปัจจุบันได้ทันที
สันนิบาตชาติคืออะไรกันแน่?
ก่อนอื่น เราต้องเข้าใจว่า SDN แตกต่างจากโครงสร้างแบบดั้งเดิม ในเครือข่ายแบบคลาสสิก อุปกรณ์แต่ละตัวจะตัดสินใจเองว่าจะส่งแพ็กเก็ตไปที่ใด ในทางตรงกันข้าม SDN แยกส่วนควบคุมออกจากส่วนส่งข้อมูลส่วนควบคุมเปรียบเสมือนสมองที่ทำหน้าที่ตัดสินใจ ในขณะที่ส่วนส่งข้อมูลเป็นเพียงกล้ามเนื้อที่เคลื่อนย้ายแพ็กเก็ตตามคำสั่งที่เข้มงวด
สถาปัตยกรรมนี้ช่วยให้เครือข่ายสามารถตั้งโปรแกรมได้โดยตรงและมีความคล่องตัวมากขึ้นด้วยการรวมศูนย์การควบคุมไว้ที่ตัวควบคุม ผู้ดูแลระบบสามารถปรับการไหลของข้อมูลได้อย่างไดนามิก ป้องกันปัญหาคอขวดของเครือข่าย และทำให้มั่นใจได้ว่าทรัพยากรจะถูกใช้งานอย่างเต็มศักยภาพโดยไม่ต้องแตะต้องสายเคเบิลแม้แต่เส้นเดียว
เสาหลักของสถาปัตยกรรม SDN
เพื่อให้ระบบทั้งหมดนี้ทำงานได้อย่างราบรื่น SDN จึงถูกจัดโครงสร้างออกเป็นสามชั้นที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน ซึ่งจะสื่อสารกัน:
- ชั้นแอปพลิเคชัน: นี่คือที่ตั้งของโปรแกรมต่างๆ ที่ใช้จัดการเครือข่าย ตั้งแต่เครื่องมือรักษาความปลอดภัยไปจนถึงตัวกระจายโหลด โปรแกรมเหล่านี้จะบอกตัวควบคุมว่าต้องการอะไรบ้าง อินเทอร์เฟซขาเข้า (Northbound API).
- ชั้นควบคุม: มันคือหัวใจหลักของระบบ ตัวควบคุม SDN จะแปลงข้อกำหนดของแอปพลิเคชันให้เป็นกฎที่ชัดเจนซึ่งอุปกรณ์ต่างๆ ต้องปฏิบัติตาม มันคอยดูแลรักษา... ภาพรวมของโครงสร้างทางภูมิศาสตร์ทั้งหมดซึ่งช่วยให้สามารถบริหารจัดการได้อย่างครอบคลุม
- ชั้นโครงสร้างพื้นฐาน: ประกอบด้วยสวิตช์และเราเตอร์ (ไม่ว่าจะเป็นแบบกายภาพหรือเสมือน) ที่รวมกันเป็นระนาบข้อมูล อุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถตัดสินใจเองได้อีกต่อไป แต่ถูกจำกัดด้วยเงื่อนไขบางประการ ส่งต่อทราฟฟิกตามตารางการไหล ที่ตัวควบคุมส่งมา
เพื่อให้เลเยอร์เหล่านี้สามารถสื่อสารกันได้ จึงมีการใช้ API API ฝั่งใต้เช่น โปรโตคอล OpenFlow ที่รู้จักกันดี ช่วยให้คอนโทรลเลอร์สามารถสื่อสารกับฮาร์ดแวร์ได้ ในขณะที่ API ฝั่งเหนือ ช่วยให้ซอฟต์แวร์การจัดการสามารถโต้ตอบกับคอนโทรลเลอร์ได้ ซึ่งช่วยให้การทำงานอัตโนมัติของงานที่ซับซ้อนเป็นไป ได้ง่าย ขึ้น
ความแตกต่างที่สำคัญกับการสร้างเครือข่ายแบบดั้งเดิม
หากเราเปรียบเทียบทั้งสองโลก ความแตกต่างนั้นมหาศาล ในขณะที่การจัดการเครือข่ายแบบดั้งเดิมนั้นต้องทำด้วยตนเอง ช้า และมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดจากมนุษย์สูง เนื่องจากการใช้ส่วนต่อประสานบรรทัดคำสั่ง (CLI) ในแต่ละอุปกรณ์ แต่ใน SDN การกำหนดค่าจะทำผ่านซอฟต์แวร์และ APIซึ่งช่วยเร่งความเร็วในการใช้งานได้อย่างเหลือเชื่อ
นอกจากนี้ ความสามารถในการขยายขนาดในระบบเดิมยังถูกจำกัดด้วยความจุของฮาร์ดแวร์ ในระบบ SDN ซึ่งเป็นระบบเสมือนเราสามารถรวมสวิตช์หลายตัวเข้าด้วยกันเพื่อทำหน้าที่เป็นหน่วยอัจฉริยะเดียว ทำให้เครือข่ายสามารถเติบโตได้ตามความต้องการโดยไม่เกิดความยุ่งยากทางเทคนิคมากนัก
รูปแบบและรูปแบบการนำไปใช้
เครือข่าย SDN ไม่ได้เหมือนกันทั้งหมด ขึ้นอยู่กับวิธีการนำไปใช้งาน เราสามารถพบเห็นแนวทางต่างๆ ได้หลายแบบ:
- SDN แบบเปิด: โดยอิงตามมาตรฐานเปิด เช่น OpenFlow ซึ่งฮาร์ดแวร์นั้นคือสิ่งที่เราเรียกว่า "สวิตช์โง่ๆ" เพราะหน่วยประมวลผลทั้งหมดอยู่ที่ตัวควบคุม
- SDN ที่ใช้ API: ในระบบนี้ อุปกรณ์ต่างๆ ไม่ได้ใช้โปรโตคอลเดียว แต่จะเปิดเผย API ของตนเอง (REST, gRPC) เพื่อให้สามารถจัดการได้
- โอเวอร์เลย์ SDN: สร้างเครือข่ายเสมือนบนโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพที่มีอยู่โดยใช้ท่อส่งข้อมูล เช่น VXLAN ซึ่งเหมาะสำหรับ สภาพแวดล้อมแบบหลายผู้เช่าในศูนย์ข้อมูล.
- SDN แบบไฮบริด: เป็นการผสมผสานที่โปรโตคอลแบบดั้งเดิม (OSPF, BGP) สามารถทำงานร่วมกับหลักการ SDN ได้ ทำให้สามารถ... การย้ายถิ่นฐานอย่างค่อยเป็นค่อยไปและปลอดภัย.
นอกจากนี้ยังมีส่วนขยายอื่นๆ เช่นSD-WANซึ่งนำแนวคิดเหล่านี้ไปประยุกต์ใช้กับเครือข่ายบริเวณกว้างเพื่อลดต้นทุนเมื่อเทียบกับสาย MPLS ที่มีราคาแพง และSD-LANซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่ายท้องถิ่นผ่านการจัดการบนระบบคลาวด์
การเติบโตของคลาวด์คอมพิวติ้งและบิ๊กดาต้า
SDN ไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ มันคือคำตอบสำหรับการเติบโตอย่างก้าวกระโดดของคลาวด์คอมพิวติ้งและบิ๊กดาต้า ในปัจจุบัน การรับส่งข้อมูลไม่ได้เป็นเพียงแค่ "เหนือ-ใต้" (ไคลเอ็นต์ไปยังเซิร์ฟเวอร์) อีกต่อไป แต่มีการไหลเวียนของข้อมูล "ตะวันออก-ตะวันตก" จำนวนมหาศาลระหว่างเครื่องต่างๆ ภายในศูนย์ข้อมูลเดียวกัน SDN เป็นวิธีเดียวที่จะจัดการข้อมูลปริมาณมหาศาลนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นอกจากนี้ การใช้งานบริการ SaaS และ IaaS ยังต้องการความยืดหยุ่นที่ฮาร์ดแวร์แบบตายตัวไม่สามารถให้ได้ SDN ช่วยให้การจัดสรรทรัพยากรทำได้ด้วยตนเองและปรับขนาดทรัพยากรเครือข่ายได้ทันที ยิ่งไปกว่านั้น ยังช่วยลดค่าไฟฟ้าด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลข้อมูลเพื่อประหยัดพลังงานในเครือข่ายและบ้านอัจฉริยะในระบบขนาดใหญ่
ความปลอดภัยและความท้าทายในเครือข่ายที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์
จากมุมมองด้านความปลอดภัย SDN เป็นเหมือนดาบสองคม ด้านหนึ่ง การมีมุมมองแบบทั่วโลกช่วยให้ตรวจจับการโจมตี DDoS หรือการแพร่กระจายของเวิร์มได้เร็วขึ้นมาก ทำให้สามารถตั้งโปรแกรมเครือข่ายใหม่แบบเรียลไทม์เพื่อแยกอุปกรณ์ที่ติดไวรัสได้ นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถใช้กลยุทธ์ป้องกันแบบ "เป้าหมายเคลื่อนที่" (MTD) โดยการเปลี่ยน IP เสมือนเพื่อสร้างความสับสนให้กับผู้โจมตีได้อีกด้วย
อย่างไรก็ตาม ตัวควบคุมเครือข่ายกลายเป็นจุดอ่อนสำคัญและเป้าหมายหลักของแฮกเกอร์ หากใครสามารถเจาะระบบส่วนกลางของเครือข่ายได้ พวกเขาก็จะควบคุมทุกอย่างได้อย่างสมบูรณ์ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมการเสริมความแข็งแกร่งด้านความปลอดภัยของบริษัทผ่านเครือข่าย LAN จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยการใช้ระบบสำรองเซิร์ฟเวอร์ การเข้ารหัสข้อความ และการเสริมความแข็งแกร่งให้กับระบบปฏิบัติการของตัวควบคุมเครือข่ายอย่างเข้มงวด
การทำงานร่วมกันกับ NFV (Network Functions Virtualization)
เป็นเรื่องปกติมากที่จะสับสนระหว่าง SDN กับ NFV แต่จริงๆ แล้วทั้งสองอย่างนั้นเป็นส่วนเสริมซึ่งกันและกัน SDN เน้นที่การควบคุมปริมาณการรับส่งข้อมูล ในขณะที่ NFV จะแทนที่ฮาร์ดแวร์เฉพาะทาง (เช่น ไฟร์วอลล์หรือโหลดบาลานเซอร์ทางกายภาพ) ด้วยเครื่องเสมือนที่ทำงานบนเซิร์ฟเวอร์มาตรฐาน เมื่อรวมกันแล้ว ทั้งสองอย่างจะสร้างระบบนิเวศที่เครือข่ายมีความยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์ ทำให้สามารถ ปรับใช้และย้าย ฟังก์ชันเครือข่ายเสมือน (VNF)ได้อย่างไดนามิกตามปริมาณงาน
การผสมผสานเทคโนโลยีเหล่านี้เข้าด้วยกัน พร้อมกับการตรวจสอบแพ็กเก็ตเชิงลึก (DPI) ทำให้เครือข่ายไม่เพียงแต่สามารถส่งข้อมูลได้เท่านั้น แต่ยังสามารถรับรู้ถึงแอปพลิเคชันที่ส่งผ่านได้ด้วย ซึ่งช่วยเพิ่มคุณภาพประสบการณ์ (QoE) สำหรับผู้ใช้ปลายทาง
การเปลี่ยนผ่านไปสู่กระบวนทัศน์นี้ช่วยให้บริษัทต่างๆ เลิกวุ่นวายกับสายเคเบิลและการตั้งค่าด้วยตนเอง และหันมามุ่งเน้นที่ตรรกะทางธุรกิจแทน ด้วยการควบคุมจากส่วนกลางและความสามารถในการทำงานอัตโนมัติโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่จึงสามารถรองรับความต้องการด้านการเชื่อมต่อ ความปลอดภัยแบบไดนามิก และประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่มหาศาลซึ่งจำเป็นในยุคดิจิทัล เปลี่ยนฮาร์ดแวร์แบบคงที่ให้กลายเป็นทรัพยากรที่มีความยืดหยุ่นและตั้งโปรแกรมได้
