Software Defined Networking - The Future of Internet

Software-Definded Networking(SDN) là một cách tiếp cận mới trong việc thiết kế, xây dựng và quản lý hệ thống mạng. Về cơ bản, SDN chia tách độc lập hai cơ chế hiện đang tồn tại trong cùng một thiết bị mạng: Cơ chế điều khiển ( Control Plane), cơ chế chuyển tiếp dữ liệu ( Data Plane) để có thể tối ưu hoạt động của hai cơ chế này.

Về cơ bản, SDN được chia làm ba phần lớn: Phần ứng dụng (Application Layer), Phần Điều Khiển (Control Layer) và phần thiết bị (Infrastructure Layer). Các phần sẽ liên kết với nhau thông qua giao thức hoặc các API.

Infrastructure layer: Lớp vật lý của hệ thống mạng, bao gồm thiết bị mạng và các liên kết giữa chúng. Tại đây, dữ liệu sẽ được chuyển tiếp nhanh dựa trên những chỉ thị từ tầng điều khiển thông qua giao thức OpenFlow.

Control layer: Lớp điều khiển, có vai trò:

• Cung cấp API để có thể xây dựng các ứng dụng cho hệ thống mạng

• Thu nhận thông tin từ hệ thống mạng vật lý, điều khiển hệ thống mạng Vật lý

Application layer: Từ các API được cung cấp từ lớp điều khiển, người sử dụng có thể lập trình hoạt động cho hệ thống mạng để tối ưu hoạt động htoe một yêu cầu nhất định.

So sánh với kiến trúc mạng truyền thống:

Trong hệ thống mạng truyền thống, các thiết bị mạng (Layer 2, layer 3) phải mang trên mình nhiều chức năng để đảm bảo hoạt động. VD: Các chức năng của Layer Switch hiện nay: VLAN, Spanning tree, Quality of Service, Security... Và đa số các thiết bị mạng và các giao thức này hoạt động độc lập với nhau vì mỗi nhà sản xuất (Vendor) cung cấp các giải pháp mạng khác nhau. Những điều này tạo ra sự phân mảnh hệ thống mạng, giảm hiệu năng hoạt động.

Với SDN, việc điều khiển được tập trung tại Controller Layer, các thiết bị mạng chỉ có nhiệm vụ chuyển tiếp gói tin do đó sự khác biệt giữa những nhà sản xuất không ảnh hưởng tới toàn hệ thống mạng. Điều này cũng giống như sự phát triển của máy tính hiện nay, mỗi máy tính được cung cấp và sản xuất bởi những nhà sản xuất khác nhau (Dell, HP, IBM, Apple, Google..), chạy các hệ điều hành khác nhau (Windows, MacOS, Linux, Unix,...) nhưng đều có khả năng truy cập và sử dụng internet dựa trên giao thức mạng TCP/IP. Về phía người sử dụng, người dùng không phải có mặt trực tiếp tại các thiết bị mạng để cấu hình cho các thiết bị mạng, họ chỉ cần thông qua các API đã được cung cấp cùng với một chút kiến thức về TCP/IP để có thể xây dựng ứng dụng cho toàn hệ thống mạng.

Sự xuất hiện của OpenFow thực sự là một cuộc cách mạng, đưa sự phát triển của SDN lên một tầm cao mới. OpenFlow là giao thức hoạt động giữa tầng điều khiển (Control Layer) và tầng vật lý (Infrastructure Layer). Trong kiến trúc của SDN, tất các các thiết bị được liên kết với tầng điều khiển và thông qua OpenFlow. OpenFlow có 2 nhiệm vụ chính:

• Giám sát hoạt động của các thiết bị mạng: Lưu lương mạng, trạng thái hoạt động của các nút mạng, các thông tin cơ bản về các thiết bị …

• Điều khiển hoạt động của thiết bị mạng: Điều khiển luồng dữ liệu (routing), Bảo mật, Quality of Service...

Về cơ bản, OpenFlow cung cấp số lượng lớn các bản tin chức năng đã được định nghĩa và thông qua bởi Open Networking Foundation (ONF). Các thiết bị mạng chỉ cần được thêm vào thư viện của OpenFlow là có thể tham gia hoạt động trong mạng OpenFlow.

Một điểm rất mạnh của OpenFlow là có thể hoạt động tốt giữa cả các thiết bị mạng ảo và thiết bị mạng vật lý. Sự tăng trưởng mạng mẽ của công nghệ ảo hóa hiện nay đã nâng cao vai trò của các thiết bị mạng ảo, do đó, việc đồng bộ giữa các thiết bị mạng ảo và thực là điều hết sức quan trọng.

Hiện nay, SDN thực sự là một hướng đi được quan tâm đặc biệt trong cả nghiên cứu lẫn ứng dựng. Ta có thể dễ dàng nhận ra, SDN phù hợp với những môi trường hệ thống mạng tập trung và có mức lưu lượng đi quan cực kỳ lớn bao gồm:

• Các hệ thống mạng doanh nghiệp: Mạng Campus và mạng trung tâm dữ liệu (Data Center)

• Hệ thống mạng phục vụ điện toán đám mây - Cloud

SDN đã nhận được sự quan tâm từ những "gã khồng lồ" trong làng công nghệ khi cả Google và Facebook đều đã tham gia nghiên cứu và xây dựng cho riêng mình những trung tâm dữ liệu sử dụng SDN. Theo dự đoán trong một tương lai không xa, SDN sẽ xóa bỏ sự độc quyền thương mai trong lĩnh vực thiết bị mạng vốn lâu nay bị CISCO nắm giữ và sẽ mở ra một cuộc cách mạng như Apple đã làm ra ịPhone.

Thời gian gần đây, , việc xây dựng cloud service hầu hết thuộc về những nhà cung cấp lớn như VM-ware, IBM ..... Tuy nhiên, các doanh nghiệp, tổ chức với mô hình vừa và nhỏ có thể thiết lập cho riêng mình những private cloud sử dụng phần mềm mã nguồn mở OpenStack. OpenStack có khả năng cung cấp môi trường ảo hóa không chỉ phía server mà còn xây dựng hệ thống mạng ảo hóa kết nỗi các máy ảo với nhau.

Trong mô hình này, SDN được sử dụng để xây dựng một hệ thống mạng đồng bộ giữa các switch vật lý và các switch ảo nhằm mục đích tạo ra các hệ thống mạng nhỏ hơn dựa trên các dành cho các máy ảo (Virtual Machine). Tất cả hệ thống mạng sẽ được điều khiển bằng OpenFlow Controller, giúp nâng cao hiệu năng hoạt động của các private cloud.

Chính thức ra đời vào khoảng 2008 tại đại học Stanford, Mĩ nhưng SDN đã tạo ra một cuộc cách mạng trong nền công nghiệp IT. Với việc cả Google và Facebook hiện đang đầu tư rất mạnh cho SDN đã cho thấy sức nóng của mình. Với dự đoán trong khoảng 5 năm tới, SDN sẽ thay thế toàn bộ hệ thống mạng truyền thống.

Nguồn tham khảo:

https://openflow.stanford.edu/dashboard.action

https://www.opennetworking.org/

http://www.openstack.org/

http://www.sdncentral.com/

http://www.businessinsider.com/software-defined-networking-startups-2013-1?op=1

http://raynoreport.com/products/R002/