本文從梳理SDN技術發展需求入手，分析SDN技術內涵、本質特征及其發展趨勢，進而分析判斷SDN技術對于產業發展的影響。

一、SDN的發展動力主要來自于三方面的需求，不同的推動主體對于SDN的理解并不相同

目前推動SDN發展的專家大致可以分為三類：IDC設計與運維人員、數據設備設計研發人員、未來網絡研究與試驗人員。這三類專家關注SDN的出發點并不相同，對于SDN的認識也不一樣。

(1)SDN商用需求最早出現在數據中心內部

IDC內部網絡為了支持應用服務器上虛擬機的遷移，通常是一個二層網絡，因為如果采用三層組網，那么虛擬機遷移時，虛擬機對應的應用服務的IP地址要跟著變化，帶來業務部署和管理的困難，而二層網絡則沒有這個問題。

但是，在IDC內部直接應用既有的二層網絡技術，則會帶來以下突出問題：在二層網絡中，為了消除廣播包的環路，通常采用生成樹(STP)協議，在網絡節點之間構建一棵邏輯樹，節點之間的流量按照這個“樹狀”拓撲來傳遞，即使網絡節點之間有多個物理鏈路，也只有一條鏈路真正傳遞數據，其他鏈路都是空閑的(只起備份作用)。但是，在IDC內部，多個服務器之間存在著頻繁的數據交換需求，基于STP的樹狀網絡拓撲不能高效支持這種“橫向”流量，服務器之間的空閑鏈路也造成了網絡資源的大量浪費，因此基于STP的二層網絡對于IDC來說過于簡單，也就是說，二層交換機不會基于MAC地址來動態規劃數據轉發路徑，缺乏高效的控制平面。因此在二層網絡中增加控制平面，負責較大的二層網絡內部節點間的流量調度和管理成為了一種迫切需求。目前較為主流的解決思路，就是利用IS-IS路由協議的變種來構建控制平面路由功能;利用Openflow來定義控制平面與轉發平面之間的接口。這是二層網絡中的控制平面與轉發平面的分離。

(2)SDN商用需求來自于路由器內部功能優化

在傳統路由器中，負責路由規劃、選路策略的控制平面與負責數據封裝、高速轉發的數據平面之間的接口是不開放的，是緊耦合在一起的。每個廠家都通過自有的協議或接口來連接控制平面和轉發平面。目前，有兩種力量對這種模式提出了挑戰：個力量是新興的數據設備廠商，他們試圖通過打破路由器內部控制平面與數據平面之間的緊耦合，形成一個開放的、標準的設備接口，這樣可以把控制功能集中而且單獨剝離出去，數據轉發設備可以做得更加通用和簡單，成本可以做得更低，有助于打破CISCO、JUNIPER等廠商的壟斷地位，這些廠商可以從中獲得新的發展機遇。另一個是大型互聯網企業，他們有自建企業網絡的需求，認為目前路由器的功能太過復雜，有80%以上的功能和特性在自己的網絡中用不到，所以存在自主設計實現簡潔高效路由器的需求。

基于這種考慮，IETF較早的就開展了路由器內部控制平面與轉發平面分離的研究工作，成立了FORCES工作組，定義了路由器內部控制平面與轉發平面之間的通信協議。這是三層網絡中的控制平面與轉發平面的分離。

(3)SDN商用需求來自未來網絡研究與試驗

目前，為了解決IP網絡面臨的網絡地址空間不足、服務質量難以保證、安全可信機制缺乏、網絡管控能力差等問題，未來網絡研究人員一方面積極研究新型網絡體系結構和關鍵技術，探索建立一個超大規模的未來網絡新技術的試驗驗證環境，在這個試驗網絡上靈活地為各種技術方案提供資源獨立的試驗環境，從而孵化出優選技術。美歐等國分別建立了GENI和FIRE網絡，目的就在于此。在試驗網絡建設過程中，設計人員希望通過控制平面與轉發平面的分離，能夠在網絡節點上靈活的控制和部署路由協議，實現高效的數據轉發。

二、網絡開放是SDN技術的本質特征，網絡開放程度的深化將帶來SDN技術的深入發展

從網絡開放性的角度，可以把SDN分為三類，每類之間的開放性是遞增的：

(1)開放控制層北向接口的SDN(可以簡稱為SDN-N)

這種思路研究數據網絡開放控制面與業務應用之間的北向接口，向上提供資源抽象，有利于互聯網應用服務感知數據網絡狀態、優化業務應用設計、改善用戶業務體驗，因此得到了互聯網服務提供商的支持。研究北向接口的開放性，主要是要抽象不同業務應用的共性特征，及其對數據網絡的承載需求，但是業務應用的多樣性增加了這項工作的難度。

(2)開放控制層南向接口的SDN(可以簡稱為SDN-S)

這種思路就是大家通常理解的SDN，即數據網絡中控制平面與數據平面的分離。目前比較熱的ONF的Openflow協議和IETF的Forces協議都是工作在這個層面的，都是定義控制平面與數據平面分離后，兩者之間的通信協議。Openflow與Forces協議的不同點在于：Openflow所面對的轉發設備硬件假設只支持十元組，Openflow可以針對十元組做各種轉發規則的配置;而Forces假定所面對的轉發設備硬件是協議無關的，Forces可以以XML語言的格式來任意定義底層轉發設備的處理邏輯。

(3)開放控制層東西南北向接口的SDN(可以簡稱為SDN-SE)

在開放了南北向接口以后，SDN發展中面臨的一個問題就是控制平面的擴展性問題，也就是多個設備的控制平面之間如何協同工作，這涉及到SDN中控制平面的東西向接口的定義問題。如果沒有定義東西向接口，那么SDN充其量只是一個數據設備內部的優化技術，其對網絡架構創新的影響力就十分有限。如果能夠定義標準的控制平面的東西向接口，就可以實現SDN設備“組大網”，成為一種有革命性影響的網絡架構。目前對于SDN東西向接口的研究還剛剛起步。

三、SDN技術將最終走出IDC內部與數據設備內部，對信息通信產業產生深遠的影響。

如果SDN技術和理念只是停留在目前IDC內部網絡、數據設備內部，那么SDN技術的影響力是有限的，只是對二層網絡內部的流量優化、數據設備結構和性能優化有較大的影響。但是如果SDN中的北向接口，尤其是東西向接口開放并且標準化以后，其對于通信網網絡結構、商業模式等均會產生深遠的影響。目前業界熱談的SDN影響，就是基于這種前提的。

(1)對于互聯網企業而言，一方面控制平面與轉發平面的分離為網絡控制權的遷移提供了機遇。目前Google等國際互聯網巨頭，繞過網絡運營商，積極構建自主的網絡基礎設施，如購買海底光纜、部署光纖網絡、發送“熱氣球”網絡等。SDN技術的出現，為互聯網服務提供商提供了構建廉價、高效網絡的技術手段和機會，這對于傳統網絡運營企業提出挑戰。另一方面，SDN技術優化了IDC內部網絡，對于提高IDC效率、降低建設和運維成本具有重要意義。Google等企業已經陸續發布了一些利用SDN技術后，IDC效率大幅提升的事例和數據。IDC的網絡優化對于云計算的發展有著直接的促進作用。

(2)對設備制造企業而言，SDN意味著新的市場和商業機會，而且這是一片藍海，這也是NEC等非主流數據設備廠商搶在CISCO等傳統優勢廠商之前，***研制發布SDN路由器和交換機的原因。

(3)對于網絡運營商而言，一方面SDN為構建智能管道提供技術途徑，可以利用SDN實現網絡的優化和高效的管理，提高網絡的智能性和管控能力、大幅降低網絡建設與運維成本。另一方面，SDN可以促進網絡運營商真正開放底層網絡，大大推動互聯網業務應用的優化和創新，例如在OpenFlow網絡的支持下，IaaS用戶可以自行設定數據流在本網內的路徑和安全策略，而不僅僅是幾個虛擬設備的控制權。

(4)對于未來網絡研究探索而言，一方面在SDN等技術的推動和影響下，網絡的虛擬化、控制轉發分離成為了未來網絡新架構的基本特征，推動了未來網絡體系結構和關鍵技術的創新。另一方面SDN技術為構建大規模未來網絡試驗床提供了基礎技術，在試驗網絡中可以為新的網絡技術方案提供相對獨立的網絡資源和網絡控制功能，即在試驗網上可自由定義數據的路由途徑和轉發交換規則，有利于網絡技術創新。