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华为SDN解决方案


SDN的产品化实践
——华为SDN解决方案

Content
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业界SDN思路简介 华为企业网络SDN愿景 SDN最佳实践与技术创新

1

什么是SDN?
ONF:SDN is a new approach to networking and its key attributes include: separation of data and control planes; a uniform vendoragnostic interface between control and data planes; a logically centralized control plane; and slicing and virtualization of the underlying network. Gartner:Software-defined networking (SDN) is a new approach to designing, building and operating networks that focuses on delivering business agility while lowering capital and operational costs. It is far more than just a new set of APIs designed to replace command line interfaces for managing individual devices. VMware: VMware Software Defined Networking (SDN), available today, helps solve the data center networking challenge. which virtualizes the network and creates logical networks that meet the agility, performance and scale requirements of virtualized applications and data.

SDN
Software-Defined Networking

开放API 网络虚 拟化 Overlay

SDN

控制面与数 据面解耦

解决实 际问题

Google: As networking systems scale, whether it be growth in bandwidth or the number of users being served, one has to worry about manageability, cost-efficiency, robustness and availability of the network fabric. SDN allows you do tackle many of these problems.

Verizon:Verizon has deployed SDN as an overlay network for video distribution services. For scale and flexibility, the SDN framework must support multiple VM domains, multiple network domains, and multiple services/applications with open, standard interfaces.

2

SDN主流技术路线
OpenFlow
技术架构: 1、转发与控制分离架构; 2、标准化转发面; 优点: 1、易于流量调度; 2、开放生态链;

标准网络开放
技术架构: 1、开放网络设备能力; 2、标准化API; 优点: 1、充分利用现有设备; 2、快速实现;

Overlay: 网络叠加技术
技术架构: 1、网络边缘软件化; 2、Overlay技术; 优点: 1、与物理网络解耦; 2、灵活部署;

NFV(Network Function Virtualization)
技术架构: 1、网关功能软件化; 2、归一化平台; 优点: 1、快速业务供应; 2、降成本;

NICIRA
已经被VMware收购

3

ONF所定义的SDN架构
ONF定义的SDN架构
Software-Defined Network Architecture APP1 APPn
Thin Secure SW Channel

OpenFlow实际部署图
OpenFlow 交换机

Controller
Switching Flow Table HW

OF Switch OF Switch OF Switch OF Switch
Source: ONF white paper -- Software-Defined Networking (SDN): The New Norm for Networks

OF: OpenFlow

特征:控制转发分离、集中控制器、网络开放可编程、转发面抽象
4

ONF开放网络联盟:OpenFlow的发展

2012.10 2012.9 2012.4
OF-Test 1.0, 互操 作 测试, OpenFlow 1.3.1完善 版本

2011.12
2002-2007
Research Frustratio n/CleanSl ate

2009.12
Openflow 1.0 单级流表 L2IPv4流 表定义

2011.02

2011.03
OpenFlow 1.3.0, 8021.ah PBB, 设备和控 制器件的 多并行通 道

Openflow ONF 成立 1.1;多级 流表, 增加MPLS, VLAN,组 播表, ECMP;

Openflow 1.2 ,IPv6, Extensible expressio n 多控制器

5

网络开放:IETF定义的开放SDN架构
IETF定义的开放SDN架构
核心思路: 重用当前的技术而不是OpenFlow 1.

IETF重点研究项目
XML-based SDN (Software-Driven Network) 利用Netconf和已有设备接口 I2RS(Interface to Routing System) 一个新接口,将路由提供给APPs ForCES(Forwarding and Control Element
Separation)

关注重点: 设备控制面的功能与开放API
2. 优点: 1、充分利用现有设备,保护投资 2、快速实现 3.

已研究10年,目前支持的较少

PCE

ALTO

Policy control

Traffic Monito

NMS

PCEP

IRS

Diameter

Netflow

XML/Snmp/CLI

Existing Routers/Switches

Figure1 XML-based Software Driven Network
ALTO: Application-Layer Traffic Optimization NMS: Network Management System PCE:Path Computation Element 6

Figure2 I2RS and other existing device interfaces

网络叠加技术:Overlay SDN架构
Overlay SDN架构
?

云业务对网络的新需求
满足业务持续创新和快速上线 适应云业务“实时”“按需”“动态化” 的快速部署(如:虚拟机自动迁移、多租 户安全隔离) ?

Overlay SDN

统一集中部署 快速业务对接
与云业务对接的 NVP集中控制

软件快速实现

叠加技术解耦
Hypervisor层的软 件实现

Overlay SDN方案

网络虚拟化
核心思路:将网络服务与底层的物理网络 设备解耦,从而创建灵活的虚拟网络。

服务器 Hyperv isor

技术架构:
1、网络边缘控制器(NVP)
Source: It’s Time to Virtualize the Network

2、Overlay技术(OpenVswitch)

Overlay本质是硬件更新无法适应业务快速变化的诉求,转而用软件实现。
NVP: Network Virtualization Platform 7

NFV网络功能虚拟化
客户(运营商)痛点
? 多种类型的专用设备、数量多、生命周期短 ? 新业务开发困难、周期长、运营成本高 ? 新业务需要新的硬件,部署难,投资成本高

NFV的目标&进展
NFV的目标: 通过业务网关虚拟化和统一硬件平台,实现 业务快速部署、提高管理、维护效率,新业 务快速创新。 研究进展: ? 2012年10月13家TOP运营商在SDN和 OpenFlow世界大会上发布NFV白皮书 ? 2012年11月,在ETSI成立ISG项目,首次 会议在1月份召开

Source: Vision for Network Functions Virtualization

8

SDN业界思路总结
OpenFlow 控制转发分离

G-Scale

重定义转发 技术难度高 部署不成熟

网络开放API

仅设备开放 客户参与开发难度 大

NICIRA
已经被VMware收购

Overlay 网络叠加技术

NVP

边缘软件化 实现快速部署 缺网络资源管理
AAA

NFV 网络功能虚拟化

Site MyOffice

Headquarters

Subnet-1

Mobile Router Huawei D100

UMTS/ HSPA

GGSN

网关软件化 归一化平台 快速业务部署

Subnet-2

共同点:管理控制集中,应用和网络解耦,多层次网络灵活部署、可编程和开放 差异点:灵活性不同,使用难度不同,适合不同的用户业务场景
9

Content
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业界SDN思路简介 华为企业网络SDN愿景 SDN最佳实践与技术创新

10

IP网络为什么会发展迅速的主要原因
IP
割 裂 业 务

Ethernet ATM ……

IP
IP与业务无关
IP是无连接的网络,避免了 面向连接的网络中N方的问 题,使得IP能够快速独立发 展

IP over everything
IP能够穿越几乎所有类型的 异种网络,实现了统一的 互联标准

IP的特质造就了IP的迅猛发展,但也造成现有网络与业务的割裂,不能 再满足新兴业务对网络的需求
11

网络与业务割裂所带来的问题
现状:业务与网络割裂

网络无法响应业务的快速变 化 数据中心虚拟化、IPTV…… 业务 网络

缺失的业务体验保证
视频会议、桌面云、VoIP……

低效的业务部署
虚拟机自动迁移、BYOD用户策略下发……

12

华为企业网络SDN战略
移动视频 桌面智真 云存储 企业应用商店 临场式智真 桌面云 物联网 IPv6

网络随您所愿
集中 式控 制 网络 能力 开放
业界SDN

网络 功能 虚拟 化

全可 编程 网络

SDN Ready +

平滑演进

业务 友好 架构

华为SDN的独特点

华为企业网络SDN解决方案
13

华为企业网络SDN架构
Cloud Platform
User App layer ……
ERP OA Multi Media

User APP

3rd Party APP

Northbound API (eSDK)
Management & Orchestration layer

Service Policy Manager
Network Virtualization Instant Troubleshooting

Multi tenant Manager
Quality Monitor

Service Abstraction

Control layer

Path Optimization

3rd Party Controller

Routing Stack

TOPO Manager

Device Manager

Interface Adapter

Huawei SDN Controller

Network Abstraction

Southbound API (eSDK)
Network device AP layer Physical Device
Switch Router OTN Programmable Switch
14

Virtualized Device
vSwitch vRouter vFW/vADC

Device Abstraction

全可编程&全开放网络架构,敏捷适应业务创新
传统企业/EDC 业务软件提供商 关注业务 电信运营商 DC运营商 关注整网资源 IDC/IT Tencent 关注单设备 Enterprise or partner
Microsoft

+

业务编排 业务路径 Management & 业务控制 Orchestration layer

OpenFlow Netconf REST SNMP ……

IT与CT的快速对接

整网资源

Control layer

分散资源的统一控制

单设备

控制面 Network device layer 转发面

定制化转发需求
Program mable

Plugin

Agent

Embed
15

SDN Ready&平滑演进:提前享受价值,平滑过渡未来
嵌入式API 插件 REST API

目标架构
Uni-Controller

传统控制接口:NetConf/SNMP/CLI
物理设备

转发控制接口:OpenFlow/IRS
虚拟设备

vSwit ch

vRout er

vFW/vA DC

Switch

AP

Router

OTN

平滑演进 云数据中心
VMware XenServer云平台

高效广域网
广域流量优 化及业务感 知

智慧园区网
用户策略 集中控制
有线无线统一接入 主动业务质量感知 用户策略执行

WAN Controller

北向云平台集成

Campus Controller

Cloud Controller
南向物理+虚 拟网络控制
vSwitch vSpher e vSwitch KVM vSwitch Hyper-V vSwitch Xen

下一代交换机

DC Switch NVO3 GW

NE40E
16

AR

Switch

AP

业务友好架构,实现端到端业务质量主动感知
Controller:收集整网检 测结果并进行计算,输出 结果 通过保留位插入 标识,用于报文 识别与统计
IP Payload header

可编程设备的控制层:启 动/中止本地检测;报文 统计与上送Controller

可编程设备

可编程设备的转发层

实际业务流

客户问题
? 现有主流检测方式(如NQA、BFD)只 能基于独立的测试报文来检测,无法100% 模拟业务流路径 ? 很多故障只是瞬现,很难复现和收集信 息
17

华为方案价值
? 基于实际业务流来检测网络质量,转发 路径、规则等完全真实,不再需要额外的 模拟报文 ? 能立即检测到瞬现故障 ? 基于IP over everything的特质,网络适 应能力强

Content
1 2
业界SDN思路简介 华为企业网络SDN愿景 SDN最佳实践与技术创新

3

18

最佳实践

技术创新

应用1:基于SDN的虚拟感知解决方案
Cloud platform
Plugin

? 开放兼容多个云平台
FusionSphere

? 虚拟感知,策略迁移

REST API

? 自动部署,简化运维
CORE

SDN控制器 (Cloud Controller)

Radius/OpenFlow…

华为Cloud Controller

TOR

Open API

Radius 网络策略迁移

VM

VM

VM

虚拟机迁移

VM

VM

VM

虚拟机管理平台
19

最佳实践

技术创新

应用2:高性能NVO3网关
Data Center
CE12800

CORE
NVGRE GW

Huawei Plug-in

客户问题
? NVGRE域与非NVGRE域 间互通,比如用户非NVGRE 域远程接入云中心 ? 软件实现方式无法解决用 户体验差

NVGRE packet
NVGRE header

PA2: 192.168.2.1 BD1: VSID 6000 BDIF1: 10.0.0.1 BD2: VSID 1000 BDIF2: 10.254.254.2

IP Packet

IP Packet

WAN

TOR

Switch
PA1: 192.168.2.101 MS Hyper-v PA: 192.168.2.102 MS Hyper-v 10.222.0.3

华为方案价值
? 高性能,实现NVGRE域与 非NVGRE域间互通 ? 利用可编程器件快速实现 硬件NVGRE

CA:10.0.0.5 CA:10.0.0.5 VSID 5000 VSID 6000

CA:10.0.0.7CA:10.0.0.7 VSID 5000 VSID 6000

Red Finance Dept.

Blue Sales Dept.

Finance in Branch
?NVO3 = Network Virtualization Overlays ?NVGRE = Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation

NVGRE环境
20

最佳实践

技术创新

应用3:PCE提升广域链路利用率
WAN Controller
400M Shanghai 30%利用率 400M 30%利用率

1G Nanjing Beijing 1G

1G Shenzhen

Tianjin

900M, 90%利用率
Shanghai 新业务无法上线,300M

Beijing

? 通过集中式流量控制,将链路路 径利用率的大幅提升至70%以上
Guangzhou

WAN Controller

? 优先保护高优先级业务调度(如 红色业务)
Shanghai

Shenzhen

Hongkong

400M 1G Beijing 300M 1G 900M, 90%利用率 300M 1G

400M

客户问题
? 传统的最短路径计算方案导致链路资源利 用率低,特别是广域链路利用率还不到30% ? 业务众多,需要针对高优先级的业务进行 高等级保证,同时优化和调度自己的流量和 业务
21

Shenzhen

* PCE= Path Computation Element路径计算单元

最佳实践

技术创新

控制器研究:华为OF控制器创造了多个第一
?

2012年10月ONF PlugFest
? ? ?

唯一通过OF1.2测试厂家 : MPLS,IPv6,… 广义控制器对OF1.0和1.2混合网络的管控 多控制器

?

2013年2月EANTC SDN HotStaging以及2013年3月SDN峰会
? ? ? ?

?

IPv6多播,MLD 容错/快速恢复 节点/链路故障自动检测和路由,策略路由 根据交换机能力所定的业务规则自动配置特殊路由以及完成不同交换机对标签需求不同的自动 匹配和转换 支持多网融合

?

2013年6月ONF PlugFest
? ? ?

唯一完成OpenFlow1.3关键特性和应用的厂家:流量管控,最小带宽保证 完成对OF1.0,1.2测试床的所有测试 完成由OF1.0/1.2/1.3交换机混合组网并成功管控

22

最佳实践

技术创新

控制器应用研究:SmartTE演示系统环境

Openflow1.3 PE

SDN Controller
23

最佳实践

技术创新

SDN设备技术研究:网络设备可编程能力模型
I can only use the device as is. Management I can do what the device has supported. I can do whatever I want.

Control Plane
Management

Control Plane
Management Control

Control

Control Plane “Black Box” Data Plane
Device Vendor-driven Programmability

OpenFlow 1.x “Gray Box” Data Plane
Device Vendor/Service Provider Split Programmability

OpenFlow+ “White Box” Data Plane
Service Provider-driven Programmability

Closed and proprietary design that meets the pre-defined service requirements

Both sides follow the standard interface and feature specification for limited programmability

Standard interface and programming model enable full programmability from the controller side

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最佳实践

技术创新

华为全面参与和主导ONF标准
?

OpenFlow Technical Work Groups

ONF

Extensibility

Config-mgmt

Testinginterop

Forwarding Abstraction

Migration

Market Education

(Basic architecture)

(Switch configuration)

(Conformance, interoperability )

(HW design for OpenFlow )

(DC to Carrier Networks)

(Educate the customer )

Huawei is IPv4/IPv6 Translation leader

Huawei is Tunnel Management leader

Huawei is use case and architecture Management leader

Huawei is WAN use case co-editor

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最佳实践

技术创新

华为OF设备参加2011年第一界ONF峰会
——A Comprehensive Open Scalable Service Platform (OpenSSP)

Comprehensive Open Scalable Service Platform
3rd APP (Cust/Content aware ) Open SSP
Control Plane Innovation services

?

Data Plane Innovation services
?

An external data plane innovation platform, cooperate with OpenFlow controller to create comprehensive capability of network innovation Separate data plane and control plane open Interface Sophisticated cooperation of wildcard and exact match Intelligent elephant flow define and detection

Controller (NOX)

Demo venue in the first ONS Introduce to carrier’s customers

OpenFlow-enable Device

?

Secure Channel
?

Flow Table

?OpenFlow Spec1.0 Supported ?Wildcard flow entries: 2400 ?Flow entry creation: 500/S

Discuss with Prof. Nick McKeown

26

最佳实践

技术创新

华为2012年5月InterOP展上参加OF完整互操作测试

OpenFlow Lab venue

Interoperability test environment

Contributed Vendor

27

最佳实践

技术创新

2013年3月巴黎SDN峰会暨MPLS/Ethernet世界大会多网 融合及应用集成

EANTC测试:由欧盟高级网络测试中心EANTC(European Advanced Networking Test Center and Upperside Conferences)举办,国际权威测试机构,为设备和服务提供商和企业客户提供厂商中立(vendor-neutral)的 网络测试。
28

HUAWEI ENTERPRISE ICT SOLUTIONS A BETTER WAY

Copyright?2012 Huawei Technologies Co., Ltd. All Rights Reserved.
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