一、 概述
軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）技術(shù)代表著網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的趨勢，即借助IT軟件的靈活性和硬件的規(guī)模效應(yīng)，在不斷降低網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運維成本的同時，不斷為用戶加速提供創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。從SDN的角度看，其主要目的是將網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性轉(zhuǎn)換為抽象性，通過標(biāo)準(zhǔn)化的API接口實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可編程；NFV 則通過把私有、專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備改造成基于通用計算和存儲的云計算架構(gòu)下的虛擬設(shè)備，達(dá)到低成本和運維的靈活性。
那么SDN和NFV到底是什么關(guān)系？未來的網(wǎng)絡(luò)是否會朝IT化方向持續(xù)發(fā)展？本文試圖從宏觀和微觀層面對此加以澄清。
從宏觀層面的OSI協(xié)議層次模型來看，SDN中被定義的對象仍然是網(wǎng)絡(luò)，包括物理層（L1）到網(wǎng)絡(luò)層（L3）所組成的各種網(wǎng)絡(luò)，比如光網(wǎng)絡(luò)、IP/MPLS 網(wǎng)絡(luò)等。NFV的目標(biāo)在于虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能，因此NFV原則上可以包括鏈路層（L2）到應(yīng)用層（L7）。當(dāng)然NFV的概念還可以擴展到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之外，比如用于無線網(wǎng)絡(luò)的特定功能處理。表面上看，SDN和NFV在L2和L3存在交集（圖1），但是這種重疊并沒有反映SDN和NFV的實質(zhì)。嚴(yán)格地說，OSI網(wǎng)絡(luò)層次模型僅僅考慮了數(shù)據(jù)平面，網(wǎng)絡(luò)的控制平面功能并沒有反映在模型中。下文將從數(shù)據(jù)平面和控制平面的區(qū)分中來考察SDN 和NFV，并試圖明確它們各自的應(yīng)用場景和適用范圍。在微觀層面，IT 化意味著從專用的網(wǎng)絡(luò)硬件向通用的CPU轉(zhuǎn)型，下文將對網(wǎng)絡(luò)處理器NPU和CPU做簡單的比較，以判斷未來硬件的發(fā)展趨勢。
圖1 網(wǎng)絡(luò)層次模型中的SDN和NFV
二、SDN和NFV的關(guān)系
網(wǎng)絡(luò)功能大體可以分為三個平面，數(shù)據(jù)平面、控制平面和管理平面（圖2）。數(shù)據(jù)平面實現(xiàn)分組數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，控制平面提供路由協(xié)議或者信令，管理平面實現(xiàn)對設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的管理功能。通常，數(shù)據(jù)平面要求高帶寬（吞吐），對CPU處理能力要求不高；而控制平面正相反，要求高CPU處理能力，而對帶寬要求不高。比如，建立VoIP 語音呼叫，需要對SIP信令進(jìn)行分析處理，而語音包只需要實現(xiàn)端到端轉(zhuǎn)發(fā)即可。長期以來，數(shù)據(jù)平面的吞吐是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸，因此數(shù)據(jù)平面功能一直主宰著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件的發(fā)展。
圖2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型
（一）SDN架構(gòu)的優(yōu)勢
SDN架構(gòu)（圖3）中控制平面和數(shù)據(jù)平面完全分離，兩者借助南向接口（比如Openflow）通信。SDN 控制平面是運行在標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器之上的純軟件。基于性能和容量的考慮，SDN 的數(shù)據(jù)平面可以繼續(xù)采用專用硬件設(shè)備，也可以基于X86服務(wù)器。SDN的控制平面除了運行路由協(xié)議之外，將為應(yīng)用提供北向接口。應(yīng)用程序可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的差異化功能。從歷史上看，控制平面和數(shù)據(jù)平面的分離由來已久，比如早期的Forces和PCE等，因此廣義的SDN不僅包含Openflow，還包括各種支持分離架構(gòu)的協(xié)議。另外，由于以太網(wǎng)技術(shù)的成熟度非常高，市場上出現(xiàn)了大量低成本的商用交換芯片，其轉(zhuǎn)發(fā)性能接近主流的中檔路由器，這也帶動了SDN軟件市場的發(fā)展。
圖3 SDN架構(gòu)
�。ǘ㎞FV的來源
2012年，多家運營商通過ETSI發(fā)布了關(guān)于NFV的技術(shù)白皮書。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，各種各樣的網(wǎng)絡(luò)功能大多采用專用硬件加專用軟件的方式實現(xiàn)，軟件和硬件之間高度依賴，無法分離，比如各種路由器、DPI、防火墻和網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。NFV的目標(biāo)（圖4）是采用業(yè)界通用的硬件加軟件的方式實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能，通用硬件包括各種基于X86 架構(gòu)的服務(wù)器和各種通用的以太網(wǎng)交換機等廉價設(shè)備。NFV意味著各種網(wǎng)絡(luò)功能將以軟件方式交付給運營商，而網(wǎng)絡(luò)運營商只需要在云計算數(shù)據(jù)中心環(huán)境下安裝，運行并維護該軟件即可。
圖4 NFV架構(gòu)
