袁野 柴松
山东省军区 250099
摘 要 数据承载网络是实现信息化建设的重要基础支撑，是提升信息保障能力的关键途径。本文通过分析数据承载网络的现状，针对数据承载网络亟待解决的四个问题，提出了SDN的数据承载网络基础架构。
关键词 SDN 数据网络
1 概述
数据承载网络主要用于接入各级各类企事业单位部门，连接各类信息系统、专用网络和通信业务的通用承载网络，是实现信息化办公的重要基础支撑，是提升信息保障能力的关键途径。传统IP网络架构过多的受制于硬件设备和网络协议，网络实现能力距离实际需求还有很大差距。伴随着互联网技术的迅猛发展，现代信息化办公应具备“随遇接入、即插即用、柔性重组、按需服务”的能力，能够统合各类网站、系统和信息资源，利用软件定义网络（Software Definded Network,SDN)，通过逻辑集中控制与数据转发分离、控制软件与专用转发设备分离，实现网络服务功能快速部署、灵活编排，正逐渐成为下一代网络架构发展的核心技术，其在信息化应用研究具有重要意义。
2 数据承载网络现状问题
数据承载网络主按照“一网承载、多域隔离、分群保障”的原则，采用MPLS VPN技术在物理承载网中，建立逻辑隔离的多个网络域，适应不同应用业务隔离控制要求，但受限于传统IP网络架构技术体制缺陷，存在如下问题亟待解决：
一是网络组织采用分级架构，节点分多级、分区域组织，流量需要穿越较多路由交换设备，导致信息处理时效性差，难以为高时敏性业务提供有效保障；二是网络主要由大量功能单一、碎片化、昂贵、专用的硬件设备构成，采用“垂直集成”的分布式控制模式，网络的数据转发面和路由控制面深度耦合，难以实现网络服务功能灵活部署和快速调整；三是网络中存在大量复杂的网络协议（IGP、BGP、MPLS、组播协议等），导致网络一旦建成就很难变动，网络运维管理工作日趋艰难，网络服务功能部署周期长、效率低；四是传统策略路由和流量工程，局限性大，配置复杂，无法适应网络状态和应用需求变化，应对突发情况进行资源快速调配保障能力不足，以及难以满足针对特定人员、特定业务进行端到端精细化保障需求。
3 SDN网络架构
SDN采用集中控制代替现有网络的分布式控制，并通过将网络控制平面和转发平面分离，利用开放和可编程接口达到底层网络设施对上层实践结构的透明化管控效果，灵活控制网络流量，为用户提供更加全面的网络服务模式。
包括应用层、控制层、基础设施层，如图1所示。
基础设施负责数据包的处理、转发和状态收集；控制层负责处理转发平面的资源编排、网络拓扑维护和状态信息监控，以及基于应用的控制调用不同转发资源等；应用层包括各类不同行业领域业务应用。
4 基于SDN架构的数据承载网络
在解决前述数据承载网络目前存在的问题，满足其集中管控、资源快速调配、精细化服务保障以及业务快速更新等需求方面，SDN架构的运用能够发挥很好的作用，具体表现在：
一是网络设备能够通过SDN控制和转发分离特征，实现操作简单化和通用化，剥离一些复杂的功能，提高各个设备融合效率；二是采取逻辑集中、物理分散的管理架构，能够统一管理全网设备，直接对网络设备的转发行为进行控制，控制指令并行下发，在极短时间内全网生效，同时运维管理人员可以更加直观、快速地查看网络实际使用情况，及时遏制网络恶意威胁，保障网络运行安全；三是通过SDN所具备的开放式编程接口特点能够实现网络虚拟化，促使网络中包含的海量存储资源、数据和计算功能得到高效整合，增强网络多元化应用功能；四是通过SDN自动化调控程序，实现减少手动操作，降低人为干预风险，通过流表调优，实现精细化服务保障。考虑数据承载网当前面临网元数量众多、分布范围广、网络拓扑复杂等问题，采用垂直多控制器的SDN架构，如图2所示。
架构主要组成部分为网络管理（NM）和区域管理（ZM）。逻辑层分为转发层、控制层和管理层3层。在底层转发层，逻辑上划分区域，每个区域由本地控制器控制，使控制器上的负载降低，允许控制器对流量进行细粒度管理。由于承载网的分散属性，可将控制器置于不同地理位置，有效降低延时。
在控制层中，ZM允许包含不同的控制器，与交换设备进行通信，对于上层，ZM则利用标准的控制协议，从NM中获取命令，并将其发送给控制器。在ZM的组件可以从控制器收集流量和拓扑信息，并将其定期发送给NM，从而把区域独立出来，分别进行汇总控制，减少开销。
在管理层中，存在多个组件用于管理ZM，其主要负责收集信息构建全网视图，验证可信的ZM信息，管理全局流量，统计监控网络并把ZM的相应信息传递给上层应用。最上层的应用包括各种网络管理工具，它们作为NM的插件或独立的组件来进行工作，上层应用为整体的网络提供更加健全的功能。
5 结论
SDN架构相比传统分布式IP网络架构，能更好满足数据承载网网络管控、资源调配、服务保障、网络特性更新等能力需求，在数据承载网中的应用具有可行性和研究意义，但在安全性和稳定性等方面还面临很多困难，下步需针对技术发展及实际运用需求加大论证研究。