我們開源網絡標準系列的前三部分涵蓋了OpenDaylight、Open vSwitch和OpenStack，所有這些都是旨在改變供應商、電信和企業客戶處理網絡方式的廣泛軟件項目。這三個計劃涉及軟件定義網絡 （SDN） 控制器 （ OpenDaylight ）、虛擬交換 （ Open vSwitch ） 和云編排 （ OpenStack ）。

在這篇文章中，我們將介紹一些開源網絡協議，這些協議在推動提高網絡敏捷性方面發揮了重要作用。可以說最突出的是 OpenFlow，它確實是 SDN 運動的催化劑，因為它使業界關注交換機可編程的想法。OpenFlow 起源于 Ethane，這是當時斯坦福博士在 2006 年的一個項目。學生 Martin Casado（自 Nicira 的首席技術官和聯合創始人以來，目前是 Nicira 收購方 VMware 的高管），現在由開放網絡基金會管理。

OpenFlow：一種用于管理流量和啟用 SDN 編排的協議

盡管 OpenFlow 很突出，但它并不是 SDN 的唯一協議，它本身也不足以成為 SDN。相反，正如史蒂夫·埃文斯（Steve Evans）不久前在 ComputerWeekly 上指出的那樣，它是SDN 架構的構建塊，它實現了對 SDN 至關重要的關鍵抽象和可編程性。

在最基本的層面上，OpenFlow 集中了數據包交換控制，取代了控制大多數網絡上每個交換機發送數據包的位置的專有軟件。它基于靈活的流場，而不是簡單的基于目的地匹配，它被設計為SDN內轉發和控制平面之間的標準通信接口。使用 OpenFlow，不僅可以解耦轉發和控制，還可以解耦軟件和硬件以及物理和邏輯配置。

傳統的 L2 交換機使用 MAC 學習和單播泛洪來逐步填充其轉發表和目標 MAC 地址以進行轉發，而圍繞 OpenFlow 構建的網絡從服務器或 VM 上運行的 OpenFlow 控制器（例如 OpenDaylight）接收其轉發表指令。OpenFlow 控制器通過 OpenFlow 協議與交換機和路由器進行交互，并通過北向 API 與業務應用程序交互。

控制器的集中位置使其能夠優化網絡范圍內的流控制，以最大限度地提高帶寬利用率，提供更好的端到端 QoS，并根據業務策略有效響應來自應用程序和服務的動態需求。OpenFlow 是云編排的理想伴侶，因為其更靈活、可編程的特性使其成為支持策略驅動的基礎架構環境的連接的基礎。

OpenFlow 系統包含三個關鍵組件：

· OpenFlow兼容交換機中的流表

· OpenFlow 控制器，如上所述

· 控制器和交換機通信的OpenFlow協議

OpenFlow 交換機上的流表條目包含可以匹配的數據包字段，包括源（或目標）以太網或 IP 地址、TCP/IP 端口等。諸如將數據包轉發到正確的端口、更改標頭值或丟棄是由基于這些字段的流策略驅動的。

流參數由控制器定義，通常還會接收與現有流表條目不匹配的任何數據包。當控制器處理其中一個數據包時，它將創建一個新條目，其中包含將來處理類似流的指令。

OpenFlow 控制器和 OpenFlow 交換機的消息傳遞可能是對稱的、異步的或控制器到交換機的：

· 對稱消息是交換機和控制器之間的“hello”消息，以及用于監控交換機到控制器通信延遲的回顯消息。

· 來自交換機的異步消息涉及上述與現有流表條目不匹配的數據包情況。交換機還可以通知控制器端口的變化、錯誤或由于不活動而導致的流的移除。

· Controller-to-switch聽起來像是控制器可能會向交換機詢問信息、修改其流表或在創建新條目后重新發送數據包。

OpenFlow 和 SDN 社區

OpenFlow 是 SDN 運動和更廣泛的開源社區機制中的一個重要組成部分。OpenFlow 與 OpenDaylight 和 Open vSwitch 有關鍵的交互（例如，它允許對 Open vSwitch 進行編程擴展，促進網絡自動化）。對于SDN來說，它是最有影響力的轉發/控制抽象的開源協議。Open Networking Foundation 現在囊括了惠普、華為、IBM 等多家主要廠商，并不斷完善 OpenFlow。

然而，這并不是鎮上唯一的游戲。思科已將 OpFlex 作為其以應用為中心的基礎設施 （ACI） 的一部分，這可以看作是對 SDN 的一種非常不同的看法，它不需要 OpenFlow 的特定功能集。此外，諸如 VMware 的 NSX 之類的網絡覆蓋方法為實現網絡可編程性提供了一種完全不同的范例。

隨著越來越多的組織轉向軟件定義的數據中心和額外的虛擬化，OpenFlow 幾年前開辟的 SDN 空間仍然具有很強的競爭力。隨著 Gartner 宣布 SDN 已達到其炒作周期的最低點，真正的采用者正在認真工作，將 OpenFlow 及其競爭對手等協議轉變為實際業務問題的現實解決方案。只有時間會告訴我們哪些范式會勝出。

審核編輯：郭婷