軟件定義網(wǎng)絡(luò)：原理、技術(shù)與實踐

目 錄 第1章 緒言 1.1 分組交換的基本術(shù)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(jié)構(gòu) 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(zhuǎn)發(fā)表的硬件查找 1.4.4 通用可編程的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則 1.5 自治和動態(tài)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)發(fā)的 IQ值嗎 1.7 開源和技術(shù)轉(zhuǎn)變 1.8 本書的組織結(jié)構(gòu) 參考文獻(xiàn) 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(zhuǎn)發(fā)和 路由選擇 2.1.2 早期設(shè)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(zhuǎn)發(fā)以及用軟件實現(xiàn)的 控制 2.1.5 簡化設(shè)備的需求越來 越強烈 2.1.6 控制從設(shè)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(yīng)商的市場 圈定 2.2.3 變革的復(fù)雜性與阻力 2.2.4 網(wǎng)絡(luò)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(yīng)商 有利 2.3.2 SDN對科研創(chuàng)新的促進(jìn) 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(dāng)前網(wǎng)絡(luò)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(luò)虛擬化 2.6 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第3章 SDN的起源 3.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展歷程 3.1.1 大型機網(wǎng)絡(luò)： 遠(yuǎn)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(luò) 3.1.5 路由選擇網(wǎng)絡(luò) 3.2 SDN的前身 3.2.1 早期的嘗試 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)接入控制 3.2.3 編排 3.2.4 虛擬管理器網(wǎng)絡(luò)插件 3.2.5 ForCES： 轉(zhuǎn)發(fā)和控制平面的 分離 3.2.6 4D： 集中的網(wǎng)絡(luò)控制 3.2.7 Ethane： 基于控制器的網(wǎng)絡(luò) 策略 3.3 軟件定義網(wǎng)絡(luò)的誕生 3.3.1 OpenFlow的出現(xiàn) 3.3.2 開放網(wǎng)絡(luò)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(luò)虛擬化 3.8 我可以把自己的網(wǎng)絡(luò)稱為 SDN嗎 3.9 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 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(shè)備和集中的 控制器 4.1.3 網(wǎng)絡(luò)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(luò)設(shè)備 4.3.1 流表 4.3.2 軟件SDN交換機 4.3.3 硬件SDN設(shè)備 4.3.4 SDN設(shè)備的現(xiàn)有實現(xiàn) 4.3.5 流的數(shù)量調(diào)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(yīng)用 4.5.1 SDN應(yīng)用的職責(zé) 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(luò)的SDN 4.7 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第5章 OpenFlow規(guī)范 5.1 本章使用的術(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)發(fā) 5.3.8 舉例： 交換機向控制器轉(zhuǎn)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(biāo)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(zhuǎn)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(dá)式 5.5.4 多控制器 5.5.5 舉例： 經(jīng)過SP網(wǎng)絡(luò)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(gòu) 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(biāo)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(jié) 參考文獻(xiàn) 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(jié)論 6.2 SDN-via-API 6.2.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(luò)SDN 6.3.1 覆蓋網(wǎng)絡(luò)中的控制器 6.3.2 覆蓋網(wǎng)絡(luò)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(shè)備的SDN 6.5 網(wǎng)絡(luò)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(jié) 參考文獻(xiàn) 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(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的限制 7.2.2 增加、 移動和刪除資源 7.2.3 故障恢復(fù) 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(shù) 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(luò) 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(shù) 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(fù)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(yīng)用場景 7.6.1 克服當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的限制 7.6.2 增加、 移動和改變網(wǎng)絡(luò) 資源 7.6.3 故障恢復(fù) 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(jié) 參考文獻(xiàn) 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(yīng)用 8.1.2 舉例： 谷歌廣域網(wǎng)的 MPLS LSP 8.2 服務(wù)提供商和電信運營商 網(wǎng)絡(luò) 8.2.1 SDN在服務(wù)提供商和電信 運營商網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 8.2.2 舉例： MPLS-TE和MPLS  VPN 8.2.3 舉例： 服務(wù)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(yīng)用 8.3.2 園區(qū)網(wǎng)中的SDN： 設(shè)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(luò) 8.5.1 SDN應(yīng)用于移動網(wǎng)絡(luò) 8.6 在線網(wǎng)絡(luò)功能 8.6.1 NFV與SDN的比較 8.6.2 SDN應(yīng)用于服務(wù)器負(fù)載 均衡 8.6.3 SDN用于防火墻 8.6.4 SDN應(yīng)用于入侵檢測 8.7 光傳輸網(wǎng)絡(luò) 8.7.1 SDN應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò) 8.8 SDN與P2P/覆蓋網(wǎng)絡(luò)的 比較 8.9 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第9章 SDN生態(tài)圈合作伙伴 9.1 學(xué)術(shù)研究機構(gòu) 9.1.1 學(xué)術(shù)界對SDN的主要 貢獻(xiàn) 9.2 產(chǎn)業(yè)研究實驗室 9.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商 9.4 軟件供應(yīng)商 9.5 白盒交換機 9.6 商用芯片生產(chǎn)商 9.7 原始設(shè)備制造商 9.8 企業(yè) 9.9 標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 9.9.1 開放網(wǎng)絡(luò)基金 9.9.2 OpenDaylight 9.9.3 OpenStack 9.9.4 IETF和IEEE 9.10小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第10章 SDN的應(yīng)用 10.1 前期工作 10.2 反應(yīng)式應(yīng)用和先應(yīng)式應(yīng)用的 比較 10.2.1 術(shù)語 10.2.2 反應(yīng)式SDN應(yīng)用 10.2.3 先應(yīng)式SDN應(yīng)用 10.3 一些簡單SDN應(yīng)用的 分析 10.4 一個簡單的Java反應(yīng)式 應(yīng)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(guān)于交換機的考慮 10.11創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)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(wù)提供商的流量工程 10.15小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第11章 SDN開源代碼 11.1 本章特定術(shù)語 11.2 開源許可證相關(guān)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(yīng)用 11.8 編排和網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用 11.12小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第12章 商業(yè)影響 12.1 一切皆服務(wù) 12.2 市場規(guī)模 12.3 SDN廠商分類 12.3.1 服務(wù)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(luò)設(shè)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(shè)備成本 12.5.2 避免混亂 12.6 在網(wǎng)絡(luò)行業(yè)中引發(fā)的風(fēng)暴 12.6.1 大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(fēng)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(luò)虛擬化 12.9.5 WAN網(wǎng)絡(luò)虛擬化 12.9.6 網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化 12.9.7 光交換 12.9.8 網(wǎng)絡(luò)邊緣的移動功能 和SDN 12.10職業(yè)影響 12.11小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第13章 SDN的未來 13.1 現(xiàn)狀 13.2 開放SDN潛在的創(chuàng)新 應(yīng)用 13.2.1 管理非傳統(tǒng)的物理層 鏈路 13.2.2 對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程技術(shù) 13.2.3 安全應(yīng)用 13.2.4 移動網(wǎng)絡(luò)中的漫游 13.2.5 移動網(wǎng)絡(luò)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(jié) 參考文獻(xiàn) 附錄 縮略語