基于流的路由和开放流

Question

这可能不是典型的stackoverflow问题.

我的一位同事一直在猜测基于流的路由将成为网络中的下一个重点. Openflow提供了在大型应用,IT数据中心等中使用低成本交换机的技术; 取代思科,惠普等交换机和路由器.理论上,您可以使用简单的配置创建这些openflow交换机的层次结构,例如.没有生成树.开放流将仅使用交换机层次结构(无路由器)的知识将每个流路由到适当的交换机/交换机端口.该解决方案旨在为企业节省资金并简化网络.

问:他猜测这可能会极大地改变企业网络.出于多种原因,我持怀疑态度.我想听听你的想法.

Answer 1

OpenFlow是由斯坦福大学Nick McKeown教授领导的一个研究项目.在最初的OpenFlow研究论文中,OpenFlow的目标是为研究人员提供一种"在他们每天使用的网络中运行实验协议"的方法.多年来,网络研究人员几乎不可能通过真正的以太网交换机和IP路由器在真实网络上部署和评估他们的想法.难以理解的是,思科,惠普等公司的真正交换机和路由器都是封闭的专有机箱,它们实现了标准的"协议",如以太网生成树和OSPF.思科和惠普不允许您在其交换机和路由器上运行软件,这有商业原因 ; 没有技术原因.OpenFlow的发明是为了解决人们的问题:如果思科不愿意让你在他们的交换机上运行代码,也许他们至少可以提供一个非常狭窄的接口来让你远程配置他们的交换机,那个狭窄的接口叫做OpenFlow.

据我所知,目前有十几家公司正在为其交换机实施OpenFlow支持.像惠普这样的公司只提供OpenFlow软件用于研究目的.像NEC这样的其他人实际上提供商业支持.

对于想要在真实网络中评估新路由协议的学术研究人员来说,OpenFlow是一个巨大的胜利.对于交换机供应商而言,从长远来看,OpenFlow支持是否会有所帮助,受到影响或不起作用还不太清楚.毕竟,学术研究市场非常小.

OpenFlow最常在企业网络环境中讨论的原因是,OpenFlow源自之前的一个名为Ethane的研究项目,该项目使用OpenFlow在企业网络中远程编程交换机的机制,以集中安全策略.Ethane和OpenFlow直接引领了两家创业公司:由Martin Casado创立的Nicira和由Guido Appenzeller创立的Big Switch Networks.如果网络中的所有交换机都支持OpenFlow,那么实现类似Ethane的系统会更容易.

与企业网络密切相关的是数据中心网络,这些网络可以连接Google,Facebook,Microsoft,Amazon.com和Yahoo!等公司中数千到数万台服务器.以太网的一个问题是它不能扩展到同一第2层网络上的这么多服务器.我们试图在名为PortLand的研究项目中解决这个问题.我们使用OpenFlow来帮助从中央控制器编程交换机,我们称之为Fabric Manager.我们将PortLand源代码作为开源发布.

但是,我们也发现了OpenFlow功能的局限性.在另一个名为Helios的数据中心网络研究项目中,我们无法使用OpenFlow,因为它没有提供将多个交换机端口绑定到链路聚合组(LAG)的机制.据推测,可以无限期地扩展OpenFlow规范,直到所有可能的开关功能都暴露出来.

还有其他网络,如互联网接入网络,互联网骨干网,家庭网络,无线网络,蜂窝网络等.研究人员正试图了解OpenFlow适用于所有这些市场的位置.真正归结为"OpenFlow解决了什么问题？"的问题.Ethane为企业网络提供了一个案例,但我还没有看到任何其他类型网络的令人信服的案例.OpenFlow可能是下一个重要的事情,或者它可能最终成为"不用技术解决方案解决人员问题"的案例.

Answer 2

为了评估基于流的网络和OpenFlow的未来,以下是思考它的方法.

1. 它从硅趋势开始:摩尔定律(每18-24个月2X晶体管),以及单个芯片上可用I/O带宽的相关但较慢的改进(每30-36个月大约2倍).您现在可以购买具有64个端口的全功能10GbE单芯片交换机,以及具有40GbE和10GbE端口以及可比的总I/O带宽的芯片.

2. 有多种方法可以在网格中物理连接它们(忽略生成树的无环路约束和以太网学习MAC地址的方式).在高性能计算(HPC)领域,已经完成了很多工作,使用InfiniBand和其他协议构建集群,使用小型交换机网络来连接计算服务器.现在,这应用于以太网网格.CLOS或胖树拓扑的几何形状使得具有大量端口的两级网格成为可能.因此,数学是:其中n是每个芯片的端口数,在两级网格中可以连接的设备数量是(n*2)/ 2,并且可以在三级网格中连接的数量是(n*3)/ 4.在使用标准生成树和学习时,生成树协议将禁用到第二阶段的多路径链路,大多数以太网交换机供应商都具有某种多机箱链路聚合协议,该协议可以解决多路径限制.该领域也有标准工作.尽管可能并不明显,但绝大多数链路聚合方案都会分配流量,因此任何给定流的所有帧都采用相同的路径.这样做是为了最小化无序帧,因此它们不会被某些更高级别的协议丢弃.他们本可以选择称之为"基于流的多路复用",而是将其称为"链路聚合".

3. 虽然详细介绍了魔鬼,但各种数据中心运营商和供应商已经得出结论,他们不需要在聚合/核心层中使用大型多插槽机箱交换机进行服务器连接,而是使用价格低廉的1U网格.或2U开关.
4. 人们还得出结论,最终你需要某种管理站来设置所有交换机的配置.再次,借鉴HPC和InfiniBand的经验,他们使用所谓的InfiniBand控制器.在电信领域,大多数电信网络已经发展为将管理和部分控制平面与承载数据流量的盒子分开.

总结以上几点,以太网交换机的网格与具有多径流量的外部管理平面(其中流保持有序)是渐进的,而不是革命性的,并且可能成为主流.至少有一家大公司Juniper就他们对这种方法的认可做了大量公开声明.我将所有这些称为"基于流的路由".

尽管瞻博网络和其他供应商的专有方法,但这是一个呼吁标准的领域.开放网络基金会(ONF)的成立是为了促进该领域的标准,从OpenFlow开始.在几个月内,ONF的60多名成员将庆祝他们的第一个周年纪念日.我被引导相信,每个成员都支付了数万美元加入.虽然OpenFlow协议在被广泛采用之前还有很长的路要走,但它具有真正的发展势头.