一、 概述
軟件定義網(wǎng)絡（SDN）和網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）技術代表著網(wǎng)絡演進的趨勢，即借助IT軟件的靈活性和硬件的規(guī)模效應，在不斷降低網(wǎng)絡的建設和運維成本的同時，不斷為用戶加速提供創(chuàng)新的網(wǎng)絡業(yè)務。從SDN的角度看，其主要目的是將網(wǎng)絡的復雜性轉換為抽象性，通過標準化的API接口實現(xiàn)網(wǎng)絡的可編程；NFV 則通過把私有、專用的網(wǎng)絡設備改造成基于通用計算和存儲的云計算架構下的虛擬設備，達到低成本和運維的靈活性。
那么SDN和NFV到底是什么關系？未來的網(wǎng)絡是否會朝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，包括物理層（L1）到網(wǎng)絡層（L3）所組成的各種網(wǎng)絡，比如光網(wǎng)絡、IP/MPLS 網(wǎng)絡等。NFV的目標在于虛擬化網(wǎng)絡功能，因此NFV原則上可以包括鏈路層（L2）到應用層（L7）。當然NFV的概念還可以擴展到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之外，比如用于無線網(wǎng)絡的特定功能處理。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。嚴格地說，OSI網(wǎng)絡層次模型僅僅考慮了數(shù)據(jù)平面，網(wǎng)絡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)絡硬件向通用的CPU轉型，下文將對網(wǎng)絡處理器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)絡層次模型中的SDN和NFV
二、SDN和NFV的關系
網(wǎng)絡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)對設備和網(wǎng)絡的管理功能。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信令進行分析處理，而語音包只需要實現(xiàn)端到端轉發(fā)即可。長期以來，數(shù)據(jù)平面的吞吐是網(wǎng)絡發(fā)展的瓶頸，因此數(shù)據(jù)平面功能一直主宰著網(wǎng)絡設備硬件的發(fā)展。
圖2 網(wǎng)絡設備模型
（一）SDN架構的優(yōu)勢
SDN架構（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準服務器之上的純軟件。基于性能和容量的考慮，SDN 的數(shù)據(jù)平面可以繼續(xù)采用專用硬件設備，也可以基于X86服務器。SDN的控制平面除了運行路由協(xié)議之外，將為應用提供北向接口。應用程序可以實現(xiàn)網(wǎng)絡的差異化功能。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的協(xié)議。另外，由于以太網(wǎng)技術的成熟度非常高，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
�。ǘ㎞FV的來源
2012年，多家運營商通過ETSI發(fā)布了關于NFV的技術白皮書。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡中，各種各樣的網(wǎng)絡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)關等設備。NFV的目標（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)絡功能，通用硬件包括各種基于X86 架構的服務器和各種通用的以太網(wǎng)交換機等廉價設備。NFV意味著各種網(wǎng)絡功能將以軟件方式交付給運營商，而網(wǎng)絡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
