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SDN数据平面第3章

3.1数据平面概述3.2OpenFlow交换机模型3.3SDN交换机3.4通用可编程数据平面2.5数字传输系统2.6宽带接入技术

3.1数据平面概述在OSI和TCP/IP的网络参考模型中，网络层的主要任务是转发和路由选择。所以可以将网络层抽象地划分为数据层面（也称为转发平面）和控制层面，数据平面功能决定到达路由器输入链路的数据报（即网络层分组）如何转发到该路由器的输出链路上（某一条或某些链路）。每台网络路由器具有一个关键元素——转发表（forwardingtable），路由器根据到达的分组的首部字段值，使用其某种查找算法，从查找表中找到对应的输出链路，从而将分组转发到该输出链路。转发是数据层面实现的功能，而路由选择是控制层面实现的功能。

传统网络设计遵循OSI七层模型，网络交换设备包括了工作在第二层（链路层）的交换机和工作在第三层（网络层）的路由器。交换机可以识别数据分组中的MAC地址，并基于MAC地址来转发数据分组；路由器可以识别数据分组中的IP地址，并基于IP地址来转发数据分组和实现路由。3.1.1传统网络数据平面基本概念：遵循模型，包含的设备等。

图3.1为传统网络设备内部控制平面和数据平面的架构示意图。不难看出传统设备的两个平面一开始就是分离的。两者设计的区别在于：因为控制平面要完成更多复杂的功能，所以经常要运行在网络节点中可编程性良好的通用处理器上。而数据平面需要保证高速的交换和转发能力，因此，通常运行在网络节点中具备高速硬件转发能力的线卡上，两者之间一般通过高速总线互连，或者在有些设备中也通过专门的光纤互连，以保证高速连接。所以从这个架构我们就可以看出，虽然传统网络设备中的控制平面和数据平面集成在了同一个设备内，但是它们实质上本就是相互分离的，即物理上是耦合的，逻辑上是分离的。控制平面通过网络操作系统和底层软件，生成、维护交换设备内部的转发表，并实现对网络的配置管理。数据平面通过硬件转发芯片对数据分组进行高速转发，基本功能主要包括转发决策、背板转发以及输出链路调度等几个方面。传统网络数据平面图3.1传统网络设备内部控制平面和数据平面的架构示意图?

传统网络数据平面的基本功能转发决策：将数据分组中的目的地址与设备自身存储的MAC地址表或者路由表进行匹配，从而确定数据分组转发的端口。背板转发：交换机通过背板把各个端口连接起来，数据分组经过转发决策后，经过背板从入端口转发到出端口。输出链路调度：各个端口针对接收线路和发送线路各有一个缓冲队列，当数据分组发往交换机时，发出的数据分组暂存在交换机的接收队列中，然后等待下一步处理。

SDN的核心思想是将数据平面与控制平面相分离以及提供开放的编程接口。不同于传统网络转发设备，应用于SDN中的转发设备将数据平面与控制平面完全解耦，所有数据包的控制策略由远端的控制器通过南向接口协议下发，网络的配置管理同样也由控制器完成，这大大提高了网络管控的效率。交换设备只保留数据平面，专注于数据包的高速转发，降低了交换设备的复杂度。3.1.2SDN数据平面基本概念：核心思想，交换设备等。

SDN数据平面图3.2SDN数据平面架构在SDN的概念中，交换设备只保留数据平面，专注于数据分组的高速转发，降低了交换设备的复杂度。就这个意义上来说，SDN中交换设备不再有二层交换机、路由器、三层交换机之分，但基本功能仍然包括转发决策、背板转发、输出链路调度，但在功能的具体实现上与传统网络的交换设备有所不同。

传统网络数据平面的基本功能转发决策：将支持OpenFlow南向接口协议的SDN交换设备首先用流表代替了传统网络设备二层和三层转发表，该流表中的每个表项都代表了一种流解析以及相应处理动作。先与流表进行匹配查找，若与其中一个表项匹配成功则执行相应处理动作，若无匹配项则上交控制器，由其决定处理决策。背板转发：目前的网络设备来说，设备的速率瓶颈点主要还是在交换芯片上，背板提供满足要求的交换速率并不是太大问题。输出链路调度：支持OpenFlow协议的SDN交换机对QoS的支持主要有基于流表项设置报文入队列、根据Meter进行限速、基于Counter进行计费、基于Grou