11、软件定义网络（SDN）：架构、优势与挑战

软件定义网络（SDN）：架构、优势与挑战

在当今数字化时代，计算机网络的发展日新月异，传统网络架构面临着诸多挑战。软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）作为一种新兴的网络架构，为解决这些问题提供了新的思路和方法。本文将详细介绍SDN的概念、架构、优势，以及传统网络面临的挑战和SDN的可编程网络特性。

1. SDN概述

SDN技术近年来让网络设计和管理变得更具创新性。它并非凭空出现，而是计算机网络可编程化漫长历史的一部分。过去20年，可编程网络的发展与网络虚拟化的推进存在着时间上的关联，主要分为以下三个阶段：
- 主动网络（20世纪90年代中期 - 21世纪初） ：将可编程功能引入网络，带来了更多创新。
- 控制平面与数据平面分离（2001 - 2007年） ：实现了控制平面和数据平面之间的开放接口。
- OpenFlow API与网络操作系统（2007 - 2010年左右） ：首次广泛采用开放接口，使这种分离更具可扩展性和实用性。同时，网络虚拟化在SDN的发展中也起到了重要作用。

1.1 SDN的定义和概念

SDN实现了网络中控制和传输的物理分离，并引入了调度的概念。它是一种动态、可管理、经济高效且适应性强的新兴架构，将网络的智能部分（控制平面）与数据传输平面分离，使网络可直接编程，架构对网络应用和服务进行抽象。

在SDN中，网络智能逻辑上集中在软件控制器或控制平面，而传输网络设备成为简单的数据包传输设备（数据平面），可通过开放接口进行编程，其中最早实现的