软件定义网络（Software-defined Networking，简称SDN）技术是一种网络管理方法，它支持动态可编程的网络配置，提高了网络性能和管理效率，使网络服务能够像云计算一样提供灵活的定制能力。SDN将网络设备的转发面与控制面解耦，通过控制器负责网络设备的管理、网络业务的编排和业务流量的调度，具有成本低、集中管理、灵活调度等优点。

为什么需要SDN

传统网络的局限

传统网络是一个分布式的网络，在二层网络中，设备通过广播的方式传递设备间的可达信息。在三层网络中，设备间通过标准路由协议传递拓扑信息。这些模式要求每台设备必须使用相同的网络协议，保证各厂商的设备可以实现相互通信。随着业务的飞速发展，用户对网络的需求日新月异，一旦原有的基础网络无法满足新需求，就需要上升到协议制定与修改的层面，这样就会导致网络设备升级十分缓慢。

传统网络为了适应不同的需求和场景，发展也越来越复杂。部署一个传统网络往往需要使用到很多协议，由于标准协议中往往存在一些未明确的地方，导致各厂商的实现有差异。

传统网络以单台设备为单位，以命令行的方式进行管理。网络管理和业务调度时效率低下，运维成本高。

SDN的技术路线

为了解决传统网络发展滞后、运维成本高的问题，服务提供商开始探索新的网络架构，希望能够将控制面（操作系统和各种软件）与硬件解耦，实现底层操作系统、基础软件协议以及增值业务软件的开源自研，这就诞生了SDN技术。

在传统网络中，网络设备可以分为管理面、控制面和转发面。管理面负责业务的编排和策略的制定，控制面负责操作系统的运行以及各种算法的运算，转发面负责数据包的转发和接收。SDN的理念是将网络设备的控制和转发功能解耦，使网络设备的控制面可直接编程，将网络服务从底层硬件设备中抽象出来。SDN架构与传统网络架构的对比如下图所示。

传统网络架构与SDN架构对比

经典的SDN技术路线强调控制面的剥离，希望能够将网络设备变为白盒设备，实现网络功能的自定义。

但在SDN的发展过程中，由于底层协议的复杂性、软件开发投入等多方面原因，厂商逐渐转向了以自动化运维为主要目标，弱化控制面剥离的SDN技术路线。厂商们主张将操作系统以及大部分的软件仍放在硬件设备上进行，保留原有的网络设备形态，通过控制器实现与硬件设备、与网络配置管理工具的对接，由控制器在管理面的维度完成对硬件设备的统一管理和业务编排。下图为两种SDN技术路线的对比，经典的SDN技术路线又可以称为软件SDN，而弱化控制面剥离的SDN技术路线可以称为硬件SDN。

软件SDN与硬件SDN对比

SDN架构

SDN架构可分为基础设施层、控制层和应用层。

基础设施层：主要为转发设备，实现转发功能，例如数据中心交换机。

控制层：由SDN控制软件组成，可通过标准化协议与转发设备进行通信，实现对基础设施层的控制。

应用层：常见的有基于OpenStack架构的云平台。另外，也可以基于OpenStack构建用户自己的云管理平台。

SDN使用北向和南向应用程序接口（API）来进行层与层之间的通信，分为北向API和南向API。北向API负责应用层和控制层之间的通信，南向API负责基础设施层和控制层之间的通信。

SDN架构