english
 
 
 
 
ул. Большая Морская, 39
Обуховской обороны 112
2 канала по 10 мбит
Каналы для небольших...
Область
Запрос каналы по 5-1...
Синопская 14 (ростел...
Металлострой
остатки кабеля
Ищем аренду волокн
29.08.2016
Оператор как интергатор: Cisco тоже ставит на модель cloud computing
   Максим Репин, менеджер по развитию решений Cisco для совместной работы в России и СНГ рассказал IP-News о становлении облачного решения Cisco для операторов, развивающих унифицированные коммуникации

14.07.16 23:36:13


Дни рождения
31.03.1976
Мастертел, коммерческий директор ЗАО «Мастертел»
Все персоналии
Персоналии
01.07.1975
Электроник Програм Сервис, Генеральный директор
06.05.1980
TimeWeb.ru, Генеральный директор
31.12.1985
WEBA - оптическая сеть, Исполнительный директор
Все персоналии

Обзоры и аналитика
24.04.2014
Услуги для операторов
SDN, облака и интеллектуальные транспортные сети

Технология программно определяемых сетей (Software Defined Networking, или SDN) служит для интеграции практически всех элементов сети воедино и способна решить многие проблемы, стоящие сегодня перед операторами. Будучи «программируемой» технологией, SDN предлагает способы «вскрыть» и привести к однородности сети, которые зачастую состоят из оборудования различных вендоров, множества уровней и элементов, таким образом обеспечивая автоматизированную инфраструктуру при оптимальном использовании доступных ресурсов. Фактически, внедряя SDN на транспортном уровне (получая так называемую «операторскую SDN»), как операторы, так и конечные пользователи в результате имеют значительно большую эксплуатационную гибкость и контроль как над пакетными, так и над оптическими сетями. В данной статье более подробно рассматриваются принципы работы SDN, текущий этап развития данной технологии, а также оценивается роль архитектуры интеллектуальной транспортной сети, которая интегрирует средства коммутации в оптический транспортный уровень, что все более важно как для создания инфраструктуры SDN-сетей, так и для оптимизации сетей, составляющих основу Интернета сегодня.

 

Программно определяемая сеть (Software Defined Network, или SDN) – новый подход к сетевой архитектуре, использующий доступные вычислительные ресурсы, сконцентрированные в ЦОДах. SDN не только разделяет уровень управления и уровень данных, но и фундаментально переосмысляет реализацию алгоритмов управления: при данном подходе контроль за сетью больше не осуществляется отдельными устройствами, а перемещается в мощную вычислительную среду ЦОДа для обеспечения единого центра мониторинга сети и управления ею. Централизованная плоскость управления работает под управлением программного комплекса, известного как SDN-контроллер и по характеристикам напоминающего промежуточное программное обеспечение. Оно действует на базе алгоритмов, которые вычисляют маршрут пересылки пакетов, и отправляет информацию о данном маршруте в базу данных передачи (FIB) сетевых устройств. Она одновременно поддерживает работу приложений поверх API-протоколов таким образом, что приложения могут обнаруживать сетевые ресурсы и запрашивать их – притом как под управлением живых сетевых администраторов, так и в полностью автоматическом режиме. В то время как такая концепция централизованного протокола уже была известна и опробована ранее, на этот раз есть некоторые изменения: уже доступны практические неисчерпаемые виртуализированные вычислительные мощности, которые могут обрабатывать запросы в рамках централизованного управления крупными операторскими сетями, в сочетании с простыми принципами программирования на базе Web 2.0 и API-интерфейсами, при помощи которых можно просто и быстро разрабатывать необходимые приложения.



Рис. 1: Определение SDN от Open Networking Foundation

 

Сегодня SDN распространяется на устройства, осуществляющие коммутацию и маршрутизацию пакетов на уровнях модели OSI 2 и выше; однако, сейчас существует возможность распространить применение SDN на транспортный уровень. Это позволить показать подлинные возможности SDN в рамках процессов управления множеством сетевых элементов на нескольких уровнях сети, включая уровень IP, OTN-коммутации и оптической передачи. Средства централизованного управления и возможность оценивать состояние всех устройств и уровней сети при принятии решений о проектировании– это ключевое преимущество SDN-технологии для операторских сетей.

 

Реальная облачная сеть на базе SDN


Несколько лет назад ряд исследовательских групп в университетах начал проводить эксперименты, в ходе которых предполагалось упразднить распределенный уровень управления в коммутаторах кампусной Ethernet-сети c целью контроля передачи пакетов, коммутируемых на данные устройства, через централизованные средства управления. Идея состояла в том, чтобы оперативно эмулировать экспериментальные «срезы» кампусной сети и, по прохождении верификации, автоматически сконфигурировать все необходимые устройства для обработки данных «срезов». Данный подход сработал, позволив быстро и надежно реализовать экспериментальные «срезы» в рамках реальной сети и облегчить затратные с точки зрения времени и подверженные частым сбоям процессы конфигурации отдельных устройств, потреблявшие большое количество трафика. OpenFlow был одним из нескольких «SDN-протоколов», родившихся в результате данного эксперимента, хотя, конечно, OpenFlow сам по себе не обозначает SDN.

 

Следующим этапом для SDN стали ЦОДы. Появление виртуальных машин (VM) привело к росту эффективности серверов, но при этом увеличило сложность архитектуры, в рамках которой на одном сервере работали десятки VM, нуждающихся в сетевых соединениях, количество которых предсказуемо возросло. VM соединяются с другими VM или пользователями, поэтому их число постоянно возрастало, либо же по мере старения они выводились из эксплуатации, мигрировали с сервера на сервер. Соответственно, постоянно меняющиеся конфигурации коммутаторов на маршруте, по которому предавались данные, становились все менее управляемыми. Централизованные SDN-контроллеры продемонстрировали свою ценность: они «видели» всю сеть ЦОДов как абстрактную виртуальную среду, заранее эмулируя любые изменения конфигурации сети и затем автоматически конфигурируя множество коммутаторов, как только изменения вступали в силу.

 

Не так давно специалисты по архитектуре сети начали экспериментировать с SDN в рамках сетей WAN. Самым знаменитым экспериментом стало внедрение централизованного управления на базе SDN в глобальной сети Google наряду со специализированными OpenFlow-коммутаторами, соединившими 12 облачных ЦОДов в различных странах мира.



Рис. 2: Презентация Google на саммите OpenFlow Summit в апреле 2012 года.

 

Google отчиталась о множестве преимуществ централизованных средств управления сетью, среди которых:

Более быстрый и детерминированный процесс конвергенции в сравнении с распределенным уровнем управления.

Повышение эксплуатационной эффективности (соединения работали с эффективностью на уровне 95%, в сравнении с 25%).

Оперативное внедрение инновационных подходов за счет эмуляции сети программным способом до непосредственной реализации сервиса в реальной сети.

В то время как глобальная сеть Google не характеризуется наличием такого же количества устаревшего оборудования или архитектурных ограничений, как сеть типичного оператора, нельзя не отметить такой впечатляющий результат. Хотя в рамках данного эксперимента Google не реализовала динамический транспортный уровень под управлением SDN-контроллера. Весь пакетный трафик был передан по оптическим соединениям при использовании традиционного подхода на базе мукспондеров.

 

Интеллектуальная транспортная сеть


Сегодня все более заметен эффект несоответствия между растущей пропускной способностью спектральных каналов (со стороны магистрали) и скоростью сервисов (со стороны клиента). Уровень оптической передачи быстро развивается до показателей на уровне 100 Гбит/с, позволяя оператору увеличивать емкость оптоволокна с сотен гигабит до нескольких терабит. В то же время большинство поддерживаемых транспортных сервисов все еще представляют собой соединения 10 Гбит/с, а иногда и меньше. Более того, сочетание сервисов будет включать себя сервисы различной пропускной способности в зависимости от их экономической оправданности.



Рис. 3: Пропускная способность со стороны магистрали (битрейт длин волн) и со стороны клиента (сочетание сервисов)

 

В то время как операторы продолжают биться над задачей достижения оптимальной стоимости бита передаваемых данных и существует потребность в технологиях 100 Гбит/с, реалии бизнеса в сфере транспортных сетей и спрос на сервисы различной пропускной способности обуславливают необходимость реализации другого подхода, нежели во времена сервисов 10 Гбит/с. Ожидается, что сервисы 10GbE будут преобладать еще некоторое время, а сети будут наращивать емкость благодаря оптическим технологиям N х 100Гбит/с. В перспективе разнородность пропускной способности сервисов и спектральных каналов оптических сетей будет нарастать, так как оптические сети развиваются в сторону суперканалов – каналов с пропускной способностью свыше 100 Гбит/с. Современные технологии уже используют суперканалы 500 Гбит/с, а за ними последуют суперканалы 1 Тбит/с, по мере существования тенденции повышения оптической ёмкости. Несоответствие между пропускной способностью магистрали и клиентских сервисов требует того, чтобы в процессе коммутации емкость магистральных каналов максимально заполнялась за счет клиентских сервисов. Коммутация низкоскоростных сервисов важна для обеспечения эффективности сети, и это наиболее достижимо при помощи средств цифровой OTN-коммутации.

 

Развитие технологий интеллектуальных транспортных сетей, интегрирующих оптическую передачу с цифровой коммутацией, в корне меняет подходы к проектированию архитектур облачных сетей. Вместо использования традиционной модели магистральных соединений избыточной емкости, соединяющих мощные маршрутизаторы и игнорирующих исполнение функций управления пропускной способностью внутри маршрутизаторов, у операторов появилась возможность проектировать и развертывать экономически эффективные и гибкие транспортные сети с интегрированными функциями коммутации и разгрузки управления пропускной способностью транспортной сети с маршрутизаторов. Перемещение данных в облаке, в сочетании с большими массивами трафика между ЦОДами, предполагает, что наиболее оптимальным путем является передача и коммутации трафика на оптическом уровне сети, а не только на дорогостоящем в использовании уровне маршрутизаторов. Этот процесс эволюции в сторону более гибких архитектур с несколькими динамичными уровнями коммутации требует применения более интеллектуальных решений для управления не только многоуровневыми сетями, но и сетями, включающими в себя множество доменов и работающими на оборудовании различных вендоров. Конвергенция WDM, OTN и функций управления пропускной способностью пакетной сети, в результате которой формируется новый уровень оптической передачи данных, открывает новые возможности перед операторами: они могут снизить стоимость владения инфраструктурой, включая уровень IP/MPLS, а также обеспечить более высокую степень масштабируемости, адаптируемости и экономичности решения, что вполне соответствует запросам развивающихся облачных архитектур.

 

Роль SDN и облачных технологий в интеллектуальной транспортной сети



В то время как SDN, очевидно, имеет потенциал для упрощения сетей на уровнях IP и Ethernet, операторы проводят капитальные инвестиции и в транспортные сети. Задача осложняется тем, что нужно эффективно эксплуатировать многоуровневые и мультидоменные сети, иногда также работающие на оборудовании различных производителей. Так что нет внедренного в реальных операторских сетях единого решения, которое бы координировало и оптимизировало работу всей инфраструктуры между данными уровнями. Таким образом, в многоуровневой сети происходит следующее: весь трафик должен пройти через маршрутизатор, а если ему требуется больше емкости на транспортном уровне, приходится прибегать к ряду ручных процессов, осуществляемых между уровнем данных и транспортным уровнем – а это затратно с точки зрения средств и времени и, в общем, неэффективно.

 

Расширение функциональности SDN с целью осуществлять данные операции на всех уровнях на оборудовании любого вендора может происходить в автоматическом порядке: все уровни могут рассматриваться в контексте общих сетевых ресурсов, доступных приложениям, исполняемым с SDN-контроллера. SDN может служить способом представления многоуровневой сети как единой виртуализированной абстракции, иногда называемой наложенной сетью. Это позволяет сотрудникам компании-оператора (или же приложениям в автоматическом режиме) просто «запросить» соединение точки А с точкой Б при пропускной способности Х Гбит/с и качестве сервиса (QoS) Y без надобности разбираться в принципах работы уровней сети. Все сетевые ресурсы на любом уровне при таком подходе объединяются в единый пул, доступный любому сервису или приложению.



Рис. 4: Многоуровневая мультивендорная абстракция сети, в которой используется технология SDN операторского класса

 

SDN-контроллер, имея в своем распоряжении пул виртуализированных ресурсов в рамках всех уровней сети, вычисляет самые эффективный маршрут для обхода всех ограничений или затруднений, эмулирует его перед подключением, а затем подключает сервис на множестве устройств с минимальным (или даже без него!) вмешательством человека. Например, самым эффективным подходом к исполнению запроса от определенного сервиса является коммутация трафика на транспортном уровне, избегая его маршрутизации через маршрутизатор опорной сети. В другом случае оптимальный подход может заключаться в перенаправлении трафика через опорный маршрутизатор, а затем его передача в транспортную сеть. Возможен и сценарий, при котором приложению требуется пропускная способность маршрутизатора, а последнему, в свою очередь, необходимо больше оптической пропускной способности, чтобы обеспечить работу сервиса, и при этом SDN-контроллер автоматически предоставляет необходимую оптическую емкость.

 

Кроме того, сегодня существует возможность обеспечивать более высокую отказоустойчивость многоуровневой сети, например, при использовании решения shared mesh protection (SMP), которое реализуется на транспортном уровне, позволяя обеспечить надежность сетевых ресурсов и оптимизацию их использования. Таким образом, данная технология помогает реализовать резервные маршруты, подключаемые с низкой задержкой, а также снизить степень резервирования ресурсов маршрутизатора при недерминированных сценариях восстановления после сбоя. Архитектура интеллектуальной транспортной сети, дополненная функциональностью SDN операторского класса, обеспечивает высокую степень автоматизации, конвергенции и масштабируемости сетей операторов, повышая при этом эксплуатационную эффективность.

 

Заключение


Чтобы все преимущества технологии SDN были реализуемы в мультидоменных, мультивендорных многоуровневых сетях, она должна охватывать весь уровень конвергентной оптической транспортной сети, в которой интеграция средств коммутации обеспечивает повышение эффективности сети и значительно влияет на всю сетевую архитектуру, включая более высокие ее уровни. Расширение реализации SDN на транспортном уровне требует наличия программной и аппаратной архитектуры, которая позволяет представить оптические каналы как абстракцию оптической емкости, задействуя этот ресурс для развертывания разнообразных сервисов от 1 GbE до 100 GbE. Суперканалы помогают сформировать обширный пул DWDM-емкости, а в сочетании с многотерабитной емкостью OTN-коммутации и интеллектуальной плоскостью управления формируют общий ресурс пропускной способности.

 

Использование подобного программируемого автоматизированного и открытого подхода имеет очевидные преимущества:

 

  • Масштабируемость сети – быстрое развертывание дополнительной пропускной способности по оптическим каналам, чтобы обеспечить потребности маршрутизаторов и других приложений.
  • Эффективное использование сетевых ресурсов путем оптимизации маршрута в рамках сети на основании потребностей отдельных приложений, а также при организации более детерминированных сценариев восстановления после сбоя, чтобы исключить избыточное резервирование ресурсов маршрутизатора.
  • Снижение эксплуатационных издержек за счет автоматизации сети на нескольких уровнях, упраздняя конфигурации, основанные на соединении между сетевыми устройствами на уровне маршрутизации, и координируя процесс на транспортном уровне.
  • Быстрое получение прибыли от внедрения: процессы в сети и любые изменения эмулируются при помощи программного обеспечения до реализации в реальных условиях, а затем полученная конфигурация оперативно реализуется в рамках сети.

Обсудить в форуме



Просмотров: 45514


Новости spbIT.ru
О сайте | Регистрация
Copyright c 2002-2014. Сайт является средством массовой информации. 18+
При использовании материалов сайта необходима ссылка на источник в согласованном формате.
Создание сайта - NetExpert
Интернет-провайдеры Санкт-Петербурга