SDN được coi là công nghệ mũi nhọn cho phép phát triển các công nghệ và ứng dụng mạng mới.
Sự phát triển của nội dung đa phương tiện, việc sử dụng thiết bị di động ngày càng tăng và nhu cầu về điện toán đám mây đã góp phần làm tăng nhu cầu về kiến trúc mạng linh hoạt và hiệu quả hơn.
Vì những xu hướng này dẫn đến mô hình lưu lượng truy cập không thể đoán trước và nhu cầu tăng đột ngột đối với các tài nguyên cụ thể nên kiến trúc mạng truyền thống phải vật lộn để theo kịp.
Cần có một chiến lược thay thế vì việc mở rộng cơ sở hạ tầng mạng để xử lý những biến động này có thể rất tốn kém và phức tạp.
SDN được phát triển để giải quyết vấn đề này bằng cách tách mặt phẳng điều khiển khỏi mặt phẳng dữ liệu. Điều này cho phép mạng tự động cấu hình lại để đáp ứng nhu cầu thay đổi, cải thiện hiệu suất và hiệu quả tổng thể. Chúng ta hãy hiểu SDN này là gì.
SDN là gì?
Mạng được xác định bằng phần mềm (SDN) là kiến trúc mạng hiện đại cho phép quản trị viên sử dụng phần mềm để xác định và kiểm soát hành vi của các thiết bị mạng thay vì định cấu hình các thiết bị này một cách riêng lẻ.
Nó thường được kết hợp với ảo hóa chức năng mạng (NFV) để cải thiện hơn nữa tính linh hoạt của mạng và hiệu quả chi phí. Nó cũng cho phép bạn tập trung thông tin mạng, giúp khắc phục sự cố và giám sát mạng của bạn dễ dàng hơn.
Kiến trúc SDN
Kiến trúc SDN thường bao gồm ba lớp chính: mặt phẳng ứng dụng, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu.
Tín dụng hình ảnh: Sotirios Goudos
Các giao diện hướng Bắc và hướng Nam được sử dụng để tạo điều kiện giao tiếp giữa các lớp kiến trúc khác nhau. Việc tích hợp ba lớp này cho phép mạng hoạt động một cách phối hợp và hiệu quả.
SDN hoạt động như thế nào?
Trong SDN, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu tách biệt. Mặt phẳng điều khiển đưa ra quyết định về cách chuyển tiếp lưu lượng qua mạng, trong khi mặt phẳng dữ liệu chịu trách nhiệm chuyển tiếp lưu lượng theo các quyết định đó.
Nguồn hình ảnh: Jun Luo
Mặt phẳng điều khiển được triển khai thông qua bộ điều khiển trung tâm, một ứng dụng chạy trên một máy chủ hoặc một bộ máy chủ. Bộ điều khiển duy trì chế độ xem toàn cục của mạng và sử dụng chế độ xem này để đưa ra quyết định về cách chuyển tiếp lưu lượng truy cập. Nó thực hiện điều này bằng cách giao tiếp với các phần tử mặt phẳng dữ liệu trong mạng, được gọi là “bộ chuyển tiếp” hoặc “bộ chuyển mạch”.
Các công tắc này trong SDN thường ở trạng thái “mở”, nghĩa là chúng có thể được điều khiển và lập trình bằng phần mềm bên ngoài, thay vì được mã hóa cứng bằng một bộ quy tắc chuyển tiếp lưu lượng truy cập cố định. Kết quả là bộ điều khiển có thể cấu hình các switch để chuyển tiếp lưu lượng theo ý muốn.
Để điều khiển các công tắc, bộ điều khiển giao tiếp với chúng bằng API hướng Nam, một bộ giao thức và giao diện mà bộ điều khiển có thể sử dụng để gửi hướng dẫn và nhận thông tin trạng thái từ các công tắc. Và bộ điều khiển sử dụng các API hướng bắc để giao tiếp với các ứng dụng và hệ thống cấp cao hơn cần sử dụng mạng, chẳng hạn như các ứng dụng đám mây.
Bằng cách này, bộ điều khiển đóng vai trò là “bộ não” của mạng, đưa ra quyết định về cách chuyển tiếp lưu lượng và chuyển tiếp các quyết định đó đến các bộ chuyển mạch, đóng vai trò là “cơ bắp” của mạng, tuân theo các hướng dẫn nhận được từ bộ điều khiển và chuyển hướng lưu lượng truy cập cho phù hợp.
Tính năng SDN
Có một số tính năng chính của SDN khiến nó khác biệt với các kiến trúc mạng truyền thống:
- Tính linh hoạt: Có thể thực hiện các thay đổi đối với mạng mà không cần cấu hình lại các thiết bị về mặt vật lý, cho phép quản trị viên mạng phản ứng nhanh chóng với các yêu cầu và hoàn cảnh thay đổi.
- Khả năng lập trình: Có thể kiểm soát hành vi của mạng theo chương trình bằng API hoặc các công cụ phát triển khác. Điều này giúp dễ dàng tự động hóa các tác vụ mạng và tích hợp mạng của bạn với các hệ thống khác.
- Tính trừu tượng: Trong kiến trúc SDN, mặt phẳng điều khiển tách biệt với mặt phẳng dữ liệu truyền tải lưu lượng. Điều này giúp các kỹ sư dễ dàng thay đổi cách thức hoạt động của mạng mà không ảnh hưởng đến các thiết bị chuyển tiếp.
- Ảo hóa: Nó cũng cho phép ảo hóa tài nguyên mạng, cho phép quản trị viên tạo mạng ảo theo yêu cầu. Điều này có thể đặc biệt hữu ích trong môi trường điện toán đám mây nơi nhu cầu về tài nguyên mạng có thể rất năng động.
Ngoài các tính năng được đề cập ở trên, lợi ích chính của việc sử dụng SDN là cho phép các công ty mô phỏng cơ sở hạ tầng mạng vật lý của họ trong phần mềm, từ đó giảm chi phí vốn tổng thể (CAPEX) và chi phí vận hành (OPEX).
Các loại kiến trúc SDN
Nói chung, các loại mạng khác nhau có thể yêu cầu các cách tiếp cận khác nhau đối với SDN.
Ví dụ: một mạng công ty lớn với nhiều loại thiết bị khác nhau và cấu trúc liên kết phức tạp có thể được hưởng lợi từ kiến trúc SDN lai kết hợp các yếu tố của cả SDN tập trung và phân tán. Ngược lại, thiết kế SDN tập trung có thể hoạt động tốt đối với mạng nhỏ hơn với ít thiết bị hơn và cấu trúc liên kết đơn giản hơn.
Điều quan trọng là phải đánh giá cẩn thận các tùy chọn khác nhau và chọn kiến trúc phù hợp nhất với nhu cầu của tổ chức bạn. SDN chủ yếu sử dụng năm mô hình kiến trúc khác nhau.
# 1. SDN tập trung
Trong kiến trúc SDN tập trung, tất cả các chức năng quản lý và điều khiển được hợp nhất thành một bộ điều khiển trung tâm cho phép quản trị viên dễ dàng xác định và kiểm soát hành vi mạng. Tuy nhiên, nó cũng có thể tạo ra một điểm thất bại duy nhất.
#2. SDN phân tán
Trong kiểu kiến trúc này, các chức năng điều khiển được phân bổ giữa nhiều bộ điều khiển, giúp cải thiện độ tin cậy nhưng làm phức tạp việc quản lý mạng.
#3. SDN lai
Mô hình kiến trúc SDN lai kết hợp các phần tử SDN tập trung và phân tán. Nó có thể sử dụng bộ điều khiển tập trung cho một số chức năng và bộ điều khiển phân tán cho các chức năng khác, tùy thuộc vào nhu cầu của mạng.
#4. Lớp phủ SDN
Kiến trúc lớp phủ sử dụng các công nghệ mạng ảo như VXLAN hoặc NVGRE để tạo một mạng logic trên mạng vật lý hiện có. Điều này cho phép quản trị viên tạo các mạng ảo có thể dễ dàng tạo, sửa đổi và xóa.
#5. mồi SDN
Kiến trúc cơ bản sử dụng cơ sở hạ tầng mạng hiện có để hỗ trợ tạo mạng ảo có thể sử dụng các công nghệ như MPLS hoặc định tuyến phân đoạn để tạo kết nối ảo giữa các thiết bị trên mạng.
Phương pháp giáo dục
Việc chọn các tài nguyên tốt nhất để học các khái niệm SDN có thể khó khăn vì có rất nhiều lựa chọn khác nhau. Vì vậy, có thể hữu ích nếu bạn thử một vài tài nguyên khác nhau để xem tài nguyên nào phù hợp nhất với bạn.
# 1. Khóa học thực hành/thực hành SDN Crash
Đây là khóa học được cung cấp trên nền tảng Udemy. Khóa học này là một cách tuyệt vời để có được kinh nghiệm thực hành về lập trình mạng dựa trên SDN và OpenFlow. Nó cũng bao gồm nhiều khái niệm OpenFlow nâng cao khác nhau như bảng đếm (QoS) và bảng nhóm (Load Balancer, Sniffer).
Chúng tôi thực sự giới thiệu khóa học này cho bất kỳ ai muốn tìm hiểu thêm về SDN và các công nghệ liên quan khác nhau của nó. Tất cả những gì bạn cần là kiến thức mạng cơ bản để bắt đầu khóa học này.
#2. SDN: Mạng được xác định bằng phần mềm
Cuốn sách này tập trung vào các công nghệ và giao thức SDN chính, bao gồm OpenFlow, OpenStack và ONOS. Nó chứa các ví dụ chi tiết về cách sử dụng các công nghệ này để xây dựng và quản lý mạng.
Nó cũng cung cấp các mẹo hữu ích để định cấu hình và quản lý mạng SDN, bao gồm các vấn đề khắc phục sự cố và bảo mật.
#3. SDN và NFV đơn giản hóa
Cuốn sách này cung cấp cái nhìn tổng quan toàn diện về SDN và NFV, bao gồm các ưu điểm, công nghệ và ứng dụng của chúng. Nó cũng bao gồm các ví dụ thực tế và nghiên cứu điển hình để giúp minh họa các điểm chính và cho thấy các công nghệ này đang được sử dụng như thế nào trong ngành.
Các tác giả đã làm rất tốt việc giải thích các khái niệm chính của SDN và NFV một cách rõ ràng và ngắn gọn, giúp độc giả ở mọi cấp độ kiến thức kỹ thuật có thể tiếp cận cuốn sách.
#4. Mạng được xác định bằng phần mềm
Cuốn sách này cung cấp phần giới thiệu chi tiết về SDN từ quan điểm của những người triển khai và sử dụng công nghệ này.
Cuốn sách này rất hữu ích trong việc tìm hiểu toàn bộ kiến trúc SDN, ngay cả đối với người mới bắt đầu. Nó cũng thảo luận về cách thiết kế mạng bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn ngành cho môi trường có thể mở rộng.
#5. SDN và NFV: thông tin cơ bản
Đây là hướng dẫn được viết hay và hấp dẫn, cung cấp nền tảng vững chắc về SDN và NFV, đồng thời phù hợp với độc giả ở mọi cấp độ chuyên môn kỹ thuật.
Cách tốt nhất để tìm hiểu khái niệm SDN là tích lũy kinh nghiệm thực hành khi làm việc với các công cụ và công nghệ SDN. Bạn có thể thử thiết lập môi trường SDN đơn giản bằng các công cụ như Mininet và bộ điều khiển như RYU, đồng thời thử nghiệm kiểm soát lưu lượng mạng bằng phần mềm.
Bản tóm tắt
SDN rất hữu ích trong môi trường kỹ thuật số ngày nay vì nó giúp mạng linh hoạt và hiệu quả hơn.
Trong các mạng truyền thống, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu có liên quan chặt chẽ với nhau, nghĩa là những thay đổi trong mặt phẳng điều khiển cũng đòi hỏi những thay đổi trong mặt phẳng dữ liệu. Điều này có thể làm cho việc chuyển đổi mạng trở nên khó khăn và tốn thời gian, đặc biệt là trong các mạng lớn và phức tạp.
Với SDN, mặt phẳng điều khiển tách biệt với mặt phẳng dữ liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm soát theo chương trình và tối ưu hóa hành vi mạng. Điều này có thể đặc biệt hữu ích trong các môi trường cần thực hiện các thay đổi đối với mạng một cách nhanh chóng và dễ dàng, chẳng hạn như trong môi trường điện toán đám mây nơi khối lượng công việc có thể được cung cấp và hủy bỏ nhanh chóng.
Tôi hy vọng bạn thấy bài viết này hữu ích trong việc tìm hiểu về SDN và kiến trúc của nó.
Bạn cũng có thể muốn tìm hiểu về các công cụ giám sát mạng không cần tác nhân tốt nhất.
