重构网络

身处SDN发展浪潮，笔者真切地感受到了这场技术革命的到来。为了自我总结，也为了帮助他人，因此决定写这本书。 本书首先介绍了SDN的定义、SDN出现的原因、SDN发展的历史和标志性事件、SDN南向协议、SDN控制平面和数据平面等理论知识。然后进一步介绍了如何从零开始搭建SDN实验环境及SDN与网络虚拟化的结合等SDN应用案例内容。很后梳理了SDN对学术界和工业界产生的影响，探讨了我们该如何应对这场SDN变革。此外，附录中两篇拟人化的故事还从感性的角度对SDN进行了介绍。 本书适合SDN初学者和进阶者。希望本书的内容能够给读者带来一些帮助，成为SDN学习者相互讨论、学习的舞台。

杨泽卫，《零存整取NetFPGA开发指南》和《深入理解计算机网络系统设计》作者，SDN初创公司南京叠锶联合创始人，曾任中兴微电子不错主任工程师，有丰富的SDN行业产品经验。
李呈，北京邮电大学未来网络理论与应用实验室在读研究生。学习SDN三年多，掌握SDN基础理论知识。目前在硅谷实习。 

目录 章 SDN重塑网络 ......................................................................................... 1 1.1 SDN是什么 ...................................................................................................... 1 1.2 为什么需要SDN .............................................................................................. 4 1.3 网络可编程探索之路 ....................................................................................... 6 1.4 SDN发展历史 ................................................................................................ 10 1.5 SDN重塑网络 ................................................................................................ 15 1.6 本章小结 ......................................................................................................... 16 参考资料.................................................................................................................. 16 第2章 SDN南向协议 ....................................................................................... 21 2.1 SDN南向协议简介 ........................................................................................ 21 2.2 狭义SDN南向协议 ....................................................................................... 23 2.3 广义SDN南向协议 ....................................................................................... 30 2.3.1 OF-Config ............................................................................................ 31 2.3.2 OVSDB ................................................................................................ 34 2.3.3 NETCONF ........................................................................................... 36 2.3.4 OpFlex.................................................................................................. 38 2.3.5 XMPP ................................................................................................... 39 2.3.6 PCEP .................................................................................................... 40 2.4 接近可编程南向协议 ..................................................................................... 41 2.4.1 POF ...................................................................................................... 41 2.4.2 P4 ......................................................................................................... 46 2.5 SDN南向协议标准之战 ................................................................................ 53 2.6 本章小结 ......................................................................................................... 55 参考资料.................................................................................................................. 55 第3章 SDN控制平面 ....................................................................................... 57 3.1 SDN控制平面简介 ........................................................................................ 57 3.2 SDN开源控制器 ............................................................................................ 59 3.2.1 NOX/POX ............................................................................................ 59 3.2.2 Ryu ....................................................................................................... 63 3.2.3 Floodlight ............................................................................................. 68 3.2.4 OpenDaylight ....................................................................................... 72 3.2.5 ONOS ................................................................................................... 78 3.3 选择SDN控制器 ........................................................................................... 85 3.3.1 评价控制器的要素 .............................................................................. 85 3.3.2 选择正确的控制器 .............................................................................. 89 3.4 SDN控制平面发展趋势 ................................................................................ 91 3.5 本章小结 ......................................................................................................... 96 参考资料.................................................................................................................. 97 第4章 SDN数据平面 ....................................................................................... 99 4.1 SDN数据平面简介 ........................................................................................ 99 4.2 通用可编程转发模型 ................................................................................... 101 4.2.1 通用硬件模型 .................................................................................... 103 4.2.2 通用处理指令 .................................................................................... 112 4.2.3 小结 ................................................................................................... 115 4.3 探索通用可编程数据平面 ........................................................................... 116 4.4 SDN数据平面的发展趋势 .......................................................................... 120 4.4.1 发展历史............................................................................................ 120 4.4.2 白盒交换机 ........................................................................................ 123 4.5 本章小结 ....................................................................................................... 125 参考资料................................................................................................................ 126 第5章 从零开始实践 ...................................................................................... 129 5.1 Mininet实践 ................................................................................................. 129 5.1.1 Mininet简介 ...................................................................................... 130 5.1.2 Mininet系统架构 .............................................................................. 130 5.1.3 Mininet安装 ...................................................................................... 132 5.1.4 Mininet示例 ...................................................................................... 134 5.2 Open vSwitch实践 ....................................................................................... 140 5.2.1 OVS简介 ........................................................................................... 141 5.2.2 OVS架构 ........................................................................................... 141 5.2.3 OVS安装 ........................................................................................... 142 5.2.4 OVS示例 ........................................................................................... 144 5.3 Ryu实践 ....................................................................................................... 150 5.3.1 Ryu简介 ............................................................................................ 150 5.3.2 Ryu架构 ............................................................................................ 151 5.3.3 Ryu安装 ............................................................................................ 152 5.3.4 Ryu示例 ............................................................................................ 153 5.4 网络虚拟化平台实践 ................................................................................... 162 5.4.1 OpenVirteX简介 ............................................................................... 162 5.4.2 OpenVirteX架构 ............................................................................... 163 5.4.3 OpenVirteX安装 ............................................................................... 164 5.4.4 OpenVirteX示例 ............................................................................... 165 5.4.5 其他网络虚拟化产品 ........................................................................ 170 5.5 其他工具 ....................................................................................................... 170 5.5.1 Cbench简介 ...................................................................................... 171 5.5.2 OFTest简介 ....................................................................................... 173 5.5.3 Wireshark简介 .................................................................................. 174 5.5.4 发包工具简介 .................................................................................... 175 5.6 本章小结 ....................................................................................................... 177 参考资料................................................................................................................ 177 第6章 SDN应用案例 ..................................................................................... 179 6.1 SDN在数据中心网络的应用 ...................................................................... 179 6.1.1 面临的问题 ........................................................................................ 179 6.1.2 现有商业方案 .................................................................................... 181 6.2 SDN在WAN中的应用 ............................................................................... 187 6.2.1 面临的问题 ........................................................................................ 187 6.2.2 现有商业方案 .................................................................................... 189 6.3 其他领域的应用 ........................................................................................... 192 6.3.1 SDN在园区网中的应用 ................................................................... 193 6.3.2 SDN在局域网中的应用 ................................................................... 195 6.3.3 SDN在蜂窝网络中的应用 ............................................................... 195 6.4 本章小结 ....................................................................................................... 197 参考资料................................................................................................................ 197 第7章 SDN与网络虚拟化 .............................................................................. 200 7.1 网络虚拟化 ................................................................................................... 200 7.1.1 为什么需要虚拟化技术 .................................................................... 201 7.1.2 网络虚拟化 ........................................................................................ 203 7.2 SDN与网络虚拟化 ...................................................................................... 208 7.2.1 SDN与网络虚拟化 ........................................................................... 208 7.2.2 SDN实现网络虚拟化 ....................................................................... 209 7.3 网络虚拟化产品 ........................................................................................... 213 7.3.1 开源产品............................................................................................ 214 7.3.2 商业产品............................................................................................ 220 7.4 未来研究方向 ............................................................................................... 223 7.5 本章小结 ....................................................................................................... 225 参考资料................................................................................................................ 225 第8章 SDN浪潮 ............................................................................................ 227 8.1 SDN对学术界的影响 .................................................................................. 227 8.2 SDN对工业界的影响 .................................................................................. 231 8.3 如何应对SDN的变革 ................................................................................. 234 8.4 SDN浪潮 ...................................................................................................... 238 8.5 本章小结 ....................................................................................................... 238 参考资料................................................................................................................ 239 附录A 我是一个SDN控制器 .......................................................................... 243 附录B 我是一个SDN交换机 .......................................................................... 250