網(wǎng)絡(luò)云化的趨勢日益明顯，SDN/NFV作為其中的關(guān)鍵技術(shù)，受到了通信業(yè)界的廣泛關(guān)注，不僅在標(biāo)準(zhǔn)化組織中不斷完善，還在產(chǎn)業(yè)鏈多個(gè)環(huán)節(jié)得到了試驗(yàn)驗(yàn)證。SDN和NFV在快深入發(fā)展、不斷推進(jìn)的同時(shí)，也面臨許多挑戰(zhàn)和問題，如統(tǒng)一資源協(xié)同性、互操作性和性能等，需要得到針對性的應(yīng)對和解決。
1、信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢
美國AT&T的Domain2.0戰(zhàn)略提出，到2020年網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的75%將實(shí)現(xiàn)云化，為電信運(yùn)營商的轉(zhuǎn)型之路提供了典范作用。AT&T戰(zhàn)略的核心是以用戶為中心，以軟件為中心，采用SDN/NFV關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建可運(yùn)營的統(tǒng)一業(yè)務(wù)管理平臺，將傳統(tǒng)的電信局房向數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型。信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)能力方面存在的一系列問題日益突顯，如對資源調(diào)度和配置的靈活性不足、對新業(yè)務(wù)/應(yīng)用的開通部署慢、對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營維護(hù)的要求高等，因此需要引入新的技術(shù)和架構(gòu)以保持通信網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展，適應(yīng)電信網(wǎng)絡(luò)IT化、設(shè)備軟件化、硬件標(biāo)準(zhǔn)化趨勢，這使得以SDN和NFV為代表的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到廣泛關(guān)注。通過長期的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及研究，我們認(rèn)為未來的通信網(wǎng)絡(luò)的的新趨勢主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。
1)網(wǎng)絡(luò)云化特征日益明顯。電信運(yùn)營商的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通常采用大量專用硬件設(shè)備，采用的技術(shù)相對單一且管理和調(diào)度是分離的。這種架構(gòu)已難以支撐和滿足日新月異的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、業(yè)務(wù)快速部署、服務(wù)創(chuàng)新等方面的需求，而NFV將云計(jì)算技術(shù)引入到電信網(wǎng)絡(luò)中來，能夠大幅提升網(wǎng)絡(luò)的靈活性，有利于新業(yè)務(wù)的開發(fā)和部署，提升網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)效率;因此，逐漸形成以“功能軟件化”、“業(yè)務(wù)統(tǒng)一編排”和“硬件云資源池”為主要特征的網(wǎng)絡(luò)云化體系，網(wǎng)絡(luò)云化特征明顯體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。
第一，網(wǎng)絡(luò)和云聯(lián)動協(xié)同的需求進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò)平臺化和云化發(fā)展，協(xié)同是指網(wǎng)絡(luò)資源(帶寬、連接、QoS等)根據(jù)云計(jì)算需求動態(tài)分配，云資源(計(jì)算、存儲)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)智能調(diào)度。云化是指基于云平臺和網(wǎng)絡(luò)的軟硬件定制，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化實(shí)現(xiàn)和集中部署，網(wǎng)絡(luò)能力(接入控制、業(yè)務(wù)發(fā)放等)云化。
第二，云數(shù)據(jù)中心成為網(wǎng)絡(luò)的一部分成為運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的典型特征。例如，德國電信已經(jīng)將其所有DC整合成全歐3個(gè)大型后端DC和15個(gè)前端DC;西班牙電信則將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營平臺向以云為中心轉(zhuǎn)型，以共享統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。
2)協(xié)調(diào)層在網(wǎng)絡(luò)中起關(guān)鍵作用。NFV為通信網(wǎng)絡(luò)增加了新功能，同時(shí)，對網(wǎng)絡(luò)管理和編排提出新的功能需求。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)常常與它們運(yùn)行的結(jié)構(gòu)緊密相聯(lián)。NFV引入了一個(gè)新的虛擬化層，它讓現(xiàn)有OSS格局變得更加復(fù)雜，需要更多編排工作，以管理虛擬網(wǎng)絡(luò)功能和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的新生命周期。如圖1所示，在云化網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)中，由于網(wǎng)絡(luò)功能軟件和NFVI之間的解耦，NSs、VNFs和NFVI之間的協(xié)作處理需要一組新的管理和業(yè)務(wù)流程功能，而協(xié)調(diào)層負(fù)責(zé)管理NFVI以及安排NSs和VNFs所需資源的分配及業(yè)務(wù)的組織、編排、協(xié)同和部署。目前，ETSI NFV、IETF、MEF等國際標(biāo)準(zhǔn)組織都明確將網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化管理和編排作為云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的關(guān)鍵組成部分。協(xié)調(diào)層為運(yùn)營商提供了資源和業(yè)務(wù)的統(tǒng)一視圖，能對全網(wǎng)資源進(jìn)行有效的管理和調(diào)度。通過協(xié)調(diào)層可進(jìn)行跨層跨域的協(xié)調(diào)和編排，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化管理和編排負(fù)責(zé)對整個(gè)NFVI資源的管理和編排，對業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和NFVI資源進(jìn)行映射和關(guān)聯(lián)，負(fù)責(zé)OSS業(yè)務(wù)資源流程的實(shí)施等，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和IT協(xié)同。
由于SDN/NFV逐漸成為電信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商、電信運(yùn)營商、主流設(shè)備制造及解決方案提供商也積極開展在Orchestrator方面的研究和規(guī)劃，部分設(shè)備制造商已開發(fā)出相關(guān)設(shè)備使其能夠提供商用的Orchestrator功能，主流運(yùn)營商也紛紛開展相關(guān)的測試和試點(diǎn)驗(yàn)證工作。例如，AT&T等運(yùn)營商已經(jīng)在其新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，將網(wǎng)絡(luò)協(xié)同/編排系統(tǒng)與其IT系統(tǒng)進(jìn)行融合對接，向下與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施融為一體，向上成為OSS的一部分。
3)抽象和編程能力是廣義SDN的核心內(nèi)涵。以SDN/NFV為核心的云化網(wǎng)絡(luò)代表著未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要趨勢，云化網(wǎng)絡(luò)中SDN主要架構(gòu)模型也采用的是ONF提出的典型三層架構(gòu)。我們一般將SDN分為廣義的和狹義的兩種。廣義的SDN強(qiáng)調(diào)的是對網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的可編程性，軟件定義是廣義SDN的核心內(nèi)涵，只要屬于這個(gè)范圍的都可認(rèn)為是SDN的范疇，不拘泥于實(shí)現(xiàn)形式;而狹義的SDN則是各種實(shí)例化的SDN體系結(jié)構(gòu)，例如ONF從用戶角度出發(fā)定義的以O(shè)penFlow為南向接口協(xié)議的三層架構(gòu)。以上兩種SDN的概念已被大家廣泛接受和認(rèn)同。SDN的核心理念是控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面分離并支持全局的軟件控制，結(jié)合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)形態(tài)和特征多元化的特點(diǎn)，我們認(rèn)為以編程能力為核心的廣義SDN更具備規(guī)模應(yīng)用的前景。這是由于廣義SDN是一種向上層應(yīng)用開放資源接口，可實(shí)現(xiàn)軟件編程控制的各類基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，因此，只要能滿足上述要求，都是可行方案。OpenFlow只是基于開放協(xié)議的SDN實(shí)現(xiàn)的南向接口之一，其他的南向接口例如ForCES、PCE-P、Ovsdb、Netconf、BGP等也逐漸被推廣和應(yīng)用。
2、SDN/NFV的進(jìn)展
目前，NFV和SDN作為未來網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)技術(shù)已成為業(yè)界共識，兩者的相互結(jié)合與補(bǔ)充也成為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)低成本、高效運(yùn)營的主要策略之一。下面我們就從標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備和解決方案、運(yùn)營商實(shí)踐等幾個(gè)方面來探討一下SDN和NFV的進(jìn)展。
2.1 SDN和NFV國際標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，國內(nèi)CCSA全面啟動
目前，SDN和NFV標(biāo)準(zhǔn)的國際組織主要以O(shè)NF和ETSI為主，IETF及部分開源社區(qū)也做出很多貢獻(xiàn)。
1)ONF持續(xù)推進(jìn)南向接口規(guī)范的制定， OpenFlow當(dāng)前演進(jìn)到1.5.x版本，其前期版本也根據(jù)業(yè)界反饋進(jìn)行了多次迭代修訂。為更好地促進(jìn)OpenFlow設(shè)備的規(guī)范化，ONF開展OpenFlow產(chǎn)品認(rèn)證，并發(fā)布了首批通過OpenFlow v1.3一致性認(rèn)證測試的設(shè)備清單，推動了OpenFlow的落地實(shí)踐。同時(shí)，ONF特別提出將開源軟件作為加速SDN發(fā)展的重要推動力，創(chuàng)立opensourcesdn.org社區(qū)用于集結(jié)開源SDN軟件項(xiàng)目，主導(dǎo)建立了PIF、Boulder等開源項(xiàng)目協(xié)同推進(jìn)南向、北向接口標(biāo)準(zhǔn)的指定，并在Open NetworkingSummit 2015上發(fā)布其首個(gè)開源SDN項(xiàng)目Atrium。
2)IETF中的NOV3工作組負(fù)責(zé)定義數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)虛擬化以實(shí)現(xiàn)多租戶的目標(biāo)，該工作組主要關(guān)注架構(gòu)、協(xié)議和數(shù)據(jù)面需求和安全等項(xiàng)目。SFC工作組重點(diǎn)關(guān)注在一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)中，如何將流量靈活地調(diào)度到相應(yīng)的1個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)功能進(jìn)行處理，形成業(yè)務(wù)鏈。SFC已經(jīng)形成基本框架，可分為業(yè)務(wù)Overlay、SFC控制器、業(yè)務(wù)流量識別以及數(shù)據(jù)面的元數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)發(fā)布了問題描述的RFC。
3)OpenDaylight是由Linux基金會推出的一個(gè)協(xié)作項(xiàng)目，正在開展的項(xiàng)目主要聚焦在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與編排、控制平臺和物理/虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。Opendaylight已經(jīng)開放了通用的北向接口，只需要在Openstack中內(nèi)置一個(gè)Neutron插件就可實(shí)現(xiàn)與之結(jié)合，大大簡化了對OpenStack的要求，加快Controller與業(yè)務(wù)層的適配。目前，其最新的穩(wěn)定版本為Lithium版本。
4)由斯坦福大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校SDN先驅(qū)創(chuàng)立的非營利性組織ON.Lab推出的商業(yè)級的開放網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，得到了AT&T、NTT等運(yùn)營商及開放網(wǎng)絡(luò)基金會ONF的鼎力支持。
ONOS被設(shè)計(jì)為面向大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，可以在任何硬件上(包括白盒)靈活創(chuàng)建服務(wù)以及按規(guī)模部署。每個(gè)控制器利用所控制的網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)、端口、鏈路以及主機(jī)等信息來構(gòu)建局部的網(wǎng)絡(luò)視圖，并使用Titan來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視圖的存儲。
使用Cassandra對來實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制器之間的網(wǎng)絡(luò)視圖信息的分發(fā)和維護(hù)。
多個(gè)ONOS控制器實(shí)例之間的事件通告使用發(fā)布訂閱機(jī)制，整個(gè)跨控制器的通信系統(tǒng)基于Zookeeper方式實(shí)現(xiàn)。
目前，ON.Lab將ONOS項(xiàng)目放到Linux基金會中，這有利于和OpenDaylight進(jìn)行合作，形成互補(bǔ)。
5)2014年11月，NFV ISG成立了演進(jìn)和生態(tài)系統(tǒng)、接口和架構(gòu)、測試、實(shí)施和開源、可靠性、可用性和保障性和安全等工作組，已經(jīng)發(fā)布了NFV的用例、需求、架構(gòu)、術(shù)語、概念驗(yàn)證性等技術(shù)文檔以及NFV白皮書1.0，2.0和3.0。NFV ISG目前關(guān)注的重點(diǎn)為NFV軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，尤其是開源軟件系統(tǒng)的建立和實(shí)現(xiàn)。目前，ONF和NFV已達(dá)成了合作備忘錄，共同推動兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織的聯(lián)合工作，尤其是在開源軟件方面，將整合Openstack、ODL和OPNFV的資源。
6)CCSA作為國內(nèi)主導(dǎo)SDN/NFV標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要組織，SDN/NFV的研究工作主要分布在TC1、TC3、TC5、TC6中的幾個(gè)子工作組內(nèi)，其中與網(wǎng)絡(luò)云化相關(guān)的工作主要在TC1和TC5中。TC3中的SVN工作組的工作聚焦于基于智能型網(wǎng)絡(luò)的SDN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)S-NICE和核心網(wǎng)控制平臺虛擬化技術(shù)的研究;TC5中的WG9 SWG1工作組的工作主要是研究基于SDN和NFV的移動網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的需求和架構(gòu)。這兩個(gè)工作組一方面全局把握網(wǎng)絡(luò)SDN/NFV化的需求和架構(gòu)，另一方面以電信核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元虛擬化作為云化網(wǎng)絡(luò)的著手點(diǎn)，推進(jìn)云化網(wǎng)絡(luò)的工作進(jìn)展。目前，SVN研究已經(jīng)覆蓋了SDN/NFV的總體體系架構(gòu)、單元系統(tǒng)功能以及相關(guān)的接口、流程、語言/模板等方面。已經(jīng)完成的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目如下。
未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)研究;基于SDN的智能型通信網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)要求;核心網(wǎng)控制網(wǎng)元虛擬化技術(shù)研究;基于SDN的智能感知系統(tǒng)技術(shù)要求。
目前在研究的有5項(xiàng)。
基于SDN及NFV的IMS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求;核心網(wǎng)控制網(wǎng)元虛擬化架構(gòu);核心網(wǎng)虛擬化架構(gòu)下的信令流程;核心網(wǎng)控制網(wǎng)元虛擬化對物理服務(wù)器的需求研究;核心網(wǎng)控制網(wǎng)元虛擬化模板及模板語言研究。
2015年還新立項(xiàng)了如下4個(gè)方面的工作。
基于SDN的智能型通信網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)業(yè)務(wù)抽象技術(shù)研究;基于SDN的智能型通信網(wǎng)絡(luò) 業(yè)務(wù)編排器研究;核心網(wǎng)網(wǎng)元虛擬化對電信級Hypervisor的需求;虛擬化核心網(wǎng)管理編排接口功能需求。2.2 傳統(tǒng)設(shè)備廠商加速轉(zhuǎn)型，NFV設(shè)備開始試商用
隨著SDN和NFV在業(yè)界備受關(guān)注，傳統(tǒng)的硬件廠商面臨極大的挑戰(zhàn)。目前，這些傳統(tǒng)的硬件廠商希望在自己已有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上使用SDN并結(jié)合特定的場景(如云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò))繼續(xù)提供相應(yīng)的系統(tǒng)和解決方案，以實(shí)現(xiàn)向網(wǎng)絡(luò)軟件廠商和網(wǎng)絡(luò)解決方案提供商的轉(zhuǎn)型。幾種典型的解決方案如下。
1)發(fā)布相應(yīng)的支持開源的SDN控制器，利用標(biāo)準(zhǔn)的南向接口如XMPP管理、控制疊加網(wǎng)絡(luò)，以降低對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的影響，加快提供相應(yīng)服務(wù)的能力，來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。
2)提出相應(yīng)的軟件解決方案，使其能夠通過改進(jìn)對應(yīng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對平臺的管理并能夠支持多種虛擬化產(chǎn)品。
3)主導(dǎo)開源項(xiàng)目如ONOS、OpenDaylight等，通過主導(dǎo)相關(guān)控制器的發(fā)展、開放相應(yīng)的硬件接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力的交互。
而目前在SDN的核心控制器實(shí)現(xiàn)軟件上，發(fā)展趨勢呈多元化。很多廠商是在通用的硬件設(shè)備上采用開源代碼實(shí)現(xiàn)SDN控制器，但是開源代碼實(shí)現(xiàn)的軟件功能并不完整，要實(shí)現(xiàn)完整的SDN控制器功能集還需要少部分的商業(yè)代碼;純粹基于標(biāo)準(zhǔn)X86的SDN控制器難以達(dá)到電信級的要求，對其調(diào)優(yōu)還需要結(jié)合廠家生產(chǎn)的硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所以暫時(shí)無法統(tǒng)一。
目前，運(yùn)營商對NFV設(shè)備的使用場景相對明確，這使得設(shè)備廠商對于該種設(shè)備的研究開發(fā)力度更強(qiáng)。很多設(shè)備廠商都在核心網(wǎng)的虛擬化方面提出相關(guān)設(shè)備研發(fā)的路標(biāo)，更有部分廠商已經(jīng)發(fā)布NFV設(shè)備的商用版本，且一些運(yùn)營商已經(jīng)應(yīng)用和部署了該種設(shè)備。
2.3 電信運(yùn)營商積極研究，改變觀望態(tài)度
SDN提出初期，由于其采用數(shù)據(jù)面與控制面解耦，實(shí)現(xiàn)控制與轉(zhuǎn)發(fā)的分離，對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有顛覆性的改變，很多電信運(yùn)營商對其都采取觀望態(tài)度，因此，相對于互聯(lián)網(wǎng)公司，電信運(yùn)營商在SDN的研發(fā)投入和應(yīng)用實(shí)踐上都相對較慢。隨著電信運(yùn)營商對SDN的深入理解和自身需求的明確，依靠產(chǎn)業(yè)鏈各方面的不斷成熟，電信運(yùn)營商也開始將SDN/NFV看做未來發(fā)展的重點(diǎn)，并加大了對其的研發(fā)力度。
在國內(nèi)，中國電信成立了集團(tuán)級的云計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為解決云計(jì)算平臺中網(wǎng)絡(luò)資源池在功能、性能、安全性、可擴(kuò)展性等核心問題，該實(shí)驗(yàn)室以云數(shù)據(jù)中心為切入點(diǎn)，進(jìn)行SDN技術(shù)業(yè)務(wù)的探索研發(fā)，制定了多數(shù)據(jù)中心跨地域組網(wǎng)的方案，優(yōu)化了數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)間的流量調(diào)度，研究利用SDN+NFV為面向云計(jì)算服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)提供技術(shù)支持。其中，中國電信北京研究院積極參考Floodlight、Ryu、NOX、MUL等開源技術(shù)，自主研發(fā)了SDN控制器等核心組件。并針對運(yùn)營商數(shù)據(jù)中心的需求設(shè)計(jì)了支持虛擬防火墻等典型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的控制器。此外，基于現(xiàn)網(wǎng)存在多家廠商的控制器的情況，從運(yùn)營商的LSO需求出發(fā)，研發(fā)了面向IDC網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)度的orchestration系統(tǒng)，正在開展現(xiàn)網(wǎng)對接的試點(diǎn)。
3、SDN/NFV面臨的挑戰(zhàn)
隨著云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)虛擬化不斷發(fā)展，作為網(wǎng)絡(luò)虛擬化的實(shí)現(xiàn)方式，SDN/NFV自誕生之日起就擔(dān)負(fù)著網(wǎng)絡(luò)變革的使命。同時(shí)，在SDN/NFV逐步研究和試驗(yàn)部署的過程中發(fā)現(xiàn)SDN/NFV還面臨著諸多挑戰(zhàn)。
目前，SDN面臨著如下六大挑戰(zhàn)。
1)接口/協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化面臨的挑戰(zhàn)。SDN的標(biāo)準(zhǔn)化組織ONF開始強(qiáng)調(diào)，Openflow不再是唯一的南向接口，北向接口以RESTful為主，各接口通過IT思路，利用模型/模板的方式實(shí)現(xiàn)，廠家只需公布自己的模型就能夠?qū)崿F(xiàn)互通及控制。VMware和Openstack都是SDN在應(yīng)用層的實(shí)現(xiàn)體系，它們彼此獨(dú)立，各有優(yōu)勢，好比手機(jī)操作系統(tǒng)的安卓和IOS;因此，SDN標(biāo)準(zhǔn)體系是否能夠統(tǒng)一，有無統(tǒng)一的必要性還存在很大爭議。
2)安全性挑戰(zhàn)。SDN網(wǎng)絡(luò)的核心控制器作為網(wǎng)絡(luò)集中化控制的實(shí)現(xiàn)部分，可能存在負(fù)載過大、單點(diǎn)失效、易受網(wǎng)絡(luò)攻擊等安全性問題，這需要建立一整套的隔離、防護(hù)和備份等機(jī)制確保整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。但目前來說，尚缺乏系統(tǒng)的解決方案。
3)關(guān)鍵性能上的挑戰(zhàn)。目前，SDN很多采用OpenFlow協(xié)議，其轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備高性能的實(shí)現(xiàn)還有待完善?，F(xiàn)有的ASIC芯片架構(gòu)都是基于傳統(tǒng)的IP或以太網(wǎng)尋址和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計(jì)，因此，SDN架構(gòu)下設(shè)備的高性能無法維持。實(shí)驗(yàn)室測試表面許多組網(wǎng)關(guān)鍵指標(biāo)在不同廠家設(shè)備上差異極大，難以達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)。
4)SDN集中控制理念的控制架構(gòu)體系沒有統(tǒng)一?？刂萍軜?gòu)層次的劃分及控制層面的組成需要進(jìn)一步研究明確。SDN控制平面掌握全局網(wǎng)絡(luò)的資源，十分重要，控制面的性能直接影響整體網(wǎng)絡(luò)的性能。不同專業(yè)類別的網(wǎng)絡(luò)需要根據(jù)需求由專業(yè)和通用控制器組成。在控制器實(shí)現(xiàn)方式上，存在著網(wǎng)絡(luò)不同域中控制器的層次架構(gòu)不相同的情況，例如移動核心網(wǎng)中采用的是三層架構(gòu)而在數(shù)據(jù)中心采用單層架構(gòu)。目前，南向接口存在多種選擇，如OpenFlow、BGP、SNMP等，北向接口可以根據(jù)不同的場景選擇不同的接口，對于剛剛展開研究的東西向接口更沒有統(tǒng)一的共識。
5)在互操作性方面，由于廠商對SDN標(biāo)準(zhǔn)支持的程度不同，很難實(shí)現(xiàn)彼此間的互操作。就標(biāo)準(zhǔn)化比較統(tǒng)一的OpenFlow而言的，不同版本的協(xié)議也并不完全兼容，如OpenFlow 1.0和OpenFlow 1.3就不能兼容;同時(shí)，不同廠商對OpenFlow功能的取舍不同?；谝陨显颍琌NF推出OpenFlow v1.0.1實(shí)現(xiàn)一致性認(rèn)證。
6)云數(shù)據(jù)中心是SDN典型的應(yīng)用場景，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)對SDN控制器和交換機(jī)有定制性的要求，現(xiàn)有的開源編排器不能為云計(jì)算服務(wù)提供滿意的網(wǎng)絡(luò)。包括租戶網(wǎng)絡(luò)隔離實(shí)現(xiàn)困難，VXLAN等疊加網(wǎng)絡(luò)技術(shù)負(fù)載均衡、防火墻等基本網(wǎng)絡(luò)功能不能與虛擬機(jī)組網(wǎng)整合等問題。
NFV同樣面臨著如下挑戰(zhàn)。
1)數(shù)據(jù)中心成為構(gòu)成電信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，虛擬化的電信網(wǎng)元如何在新型數(shù)據(jù)中心進(jìn)行統(tǒng)一的配置和管理，由數(shù)據(jù)中心構(gòu)成的云化網(wǎng)絡(luò)體系應(yīng)該如何形成都需要進(jìn)行深入研究。解耦后的電信系統(tǒng)需要強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力才能運(yùn)行，對于解耦后的運(yùn)維和故障處理和傳統(tǒng)方式有很大差異。虛擬化網(wǎng)絡(luò)顛覆了目前電信設(shè)備一種功能一種設(shè)備形態(tài)的模式。
2)解耦后的電信系統(tǒng)需要強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力才能運(yùn)行。對于解耦后的運(yùn)維及故障處理和傳統(tǒng)方式差異很大，關(guān)鍵在于運(yùn)維方式的改變。虛擬化網(wǎng)絡(luò)顛覆了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中一種功能對應(yīng)一種專用設(shè)備的形態(tài)模式。改變了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營維護(hù)模式，分成了軟件設(shè)備維護(hù)、硬件設(shè)備維護(hù)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)資源編排及云管理維護(hù)等。電信運(yùn)營商的運(yùn)維系統(tǒng)不再局限于下發(fā)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)配置，而是需要基于業(yè)務(wù)負(fù)載的實(shí)時(shí)動態(tài)智能資源配置調(diào)整。即為達(dá)到資源分配的有效閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動化的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)管理，運(yùn)維系統(tǒng)必須與資源的實(shí)時(shí)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施以及大數(shù)據(jù)分析緊密結(jié)合。目前，這些機(jī)制尚不成熟。同時(shí)改變了運(yùn)行維護(hù)的范圍，當(dāng)前的運(yùn)維一般以省級單位進(jìn)行，虛擬化網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)更廣范圍的統(tǒng)一控制和資源的靈活調(diào)度。
3)數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)性能方面的挑戰(zhàn)。設(shè)備的性能主要在設(shè)備的計(jì)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和存儲等能力上體現(xiàn)。虛擬化以后，軟件模塊之間會產(chǎn)生大量的東西向流量，占用很多帶寬。而虛擬化的I/O接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)會成為其發(fā)展的主要瓶頸。
4)業(yè)務(wù)部署方式的挑戰(zhàn)。在虛擬化的網(wǎng)絡(luò)中有由基礎(chǔ)設(shè)施組成的硬件資源和相應(yīng)的虛擬化資源池，同時(shí)，由協(xié)調(diào)器、虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理和虛擬基礎(chǔ)設(shè)施管理組成的MANO能夠初始化并設(shè)置新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)編排、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)生命周期管理、虛擬資源需求計(jì)算及申請、全球資源管理并完成網(wǎng)絡(luò)能力部署，這就需要打破和革新現(xiàn)有業(yè)務(wù)部署的流程，并對現(xiàn)有的設(shè)備的運(yùn)維模式產(chǎn)生沖擊。
5)虛擬化架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)方面挑戰(zhàn)。NFV虛擬化架構(gòu)與傳統(tǒng)的電信標(biāo)準(zhǔn)化工作差異大，當(dāng)前亟需標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容集中在管理接口方面，涉及到的開源組織和標(biāo)準(zhǔn)化組織很多，難度很大。目前還沒有完成虛擬化架構(gòu)對當(dāng)今電信標(biāo)準(zhǔn)影響的分析，其中，MANO是Gap分析的核心。MANO在連接其他功能網(wǎng)元使用相關(guān)的OpenAPI，開放接口的作用非常重要，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商將自身網(wǎng)站提供的服務(wù)封裝成一系列API，并開放給第三方開發(fā)者使用，可以降低互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)門檻，便捷支持互聯(lián)網(wǎng)能力整合，并提升互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站用戶黏性。REST規(guī)范是Open API的公共基礎(chǔ)，RESTful API已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最主流的開放接口類型，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)調(diào)用方便，資源管理容易，系統(tǒng)擴(kuò)展快捷，是Google等互聯(lián)網(wǎng)巨頭的首選。
4、小結(jié)
從上述分析我們可以得出，未來信息的發(fā)展必將面向以SDN/NFV為核心的云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，目前電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的格局已經(jīng)受到網(wǎng)絡(luò)的虛擬化和軟件化的影響，在標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備開發(fā)以及應(yīng)用部署及產(chǎn)業(yè)化方面都取得良好成績。
同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)對于SDN和NFV不論在技術(shù)還是在產(chǎn)業(yè)鏈等方面還存在很多挑戰(zhàn)，特別是對于電信和IT融合的統(tǒng)一資源協(xié)同編排能力的建設(shè)方面，新型數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)的云化網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的研究對于運(yùn)營商是極大的挑戰(zhàn)，需要不斷增強(qiáng)軟件能力的建設(shè)，只有產(chǎn)業(yè)鏈中的各方齊心努力，有針對性的研究上述問題，并通過實(shí)踐對其進(jìn)行完善和推進(jìn)，承受來自市場的檢驗(yàn)，SDN和NFV才能在傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的過程中起到關(guān)鍵的作用。
