软件定义网络——原理、技术与实践

目 录第1章 绪言1.1 分组交换的基本术语1.2 历史背景1.3 现代数据中心1.4 传统交换机体系结构1.4.1 数据、 控制和管理平面1.4.2 基于软件的路由选择和桥接1.4.3 转发表的硬件查找1.4.4 通用可编程的转发规则1.5 自治和动态转发表1.5.1 二层控制1.5.2 三层控制1.5.3 是协议大杂烩还是一碗交换机粥1.6 我们能提高分组转发的IQ值吗1.7 开源和技术转变1.8 本书的组织结构参考文献第2章 为什么是SDN2.1 交换机及控制平面的发展历程2.1.1 用软件实现的简单的分组转发和路由选择2.1.2 早期设备的独立性和自治性2.1.3 从软件走向硬件2.1.4 硬件转发以及用软件实现的控制2.1.5 简化设备的需求越来越强烈2.1.6 控制从设备上的移除2.2 成本2.2.1 开发成本不断增加2.2.2 封闭的环境鼓励供应商的市场圈定2.2.3 变革的复杂性与阻力2.2.4 网络运营成本的上升2.3 SDN意味着不断的探索和革新2.3.1 现状对目前主流供应商有利2.3.2 SDN对科研创新的促进作用2.4 数据中心的创新2.4.1 计算和存储虚拟化2.4.2 当前网络的不足之处2.5 数据中心的要求2.5.1 自动化2.5.2 可扩展性2.5.3 多路径2.5.4 多租户2.5.5 网络虚拟化2.6 小结参考文献第3章 SDN的起源3.1 网络技术的发展历程3.1.1 大型机网络： 远程终端3.1.2 点对点对等连接3.1.3 局域网3.1.4 桥接网络3.1.5 路由选择网络3.2 SDN的前身3.2.1 早期的尝试3.2.2 网络接入控制3.2.3 编排3.2.4 虚拟管理器网络插件3.2.5 ForCES： 转发和控制平面的分离3.2.6 4D： 集中的网络控制3.2.7 Ethane： 基于控制器的网络策略3.3 软件定义网络的诞生3.3.1 OpenFlow的出现3.3.2 开放网络基金会3.4 维护SDN的互操作性3.5 开放源代码的积极作用3.5.1 集体的力量3.5.2 集体的危险性3.5.3 SDN开源代码3.6 传统机器向SDN的演化3.7 网络虚拟化3.8 我可以把自己的网络称为SDN吗3.9 小结参考文献第4章 SDN的工作原理4.1 SDN的基本特点4.1.1 平面分离4.1.2 简化的设备和集中的控制器4.1.3 网络自动化和虚拟化4.1.4 开放性4.2 SDN的工作原理4.3 SDN网络设备4.3.1 流表4.3.2 软件SDN交换机4.3.3 硬件SDN设备4.3.4 SDN设备的现有实现4.3.5 流的数量调整4.4 SDN控制器4.4.1 SDN控制器的核心模块4.4.2 SDN控制器接口4.4.3 目前SDN控制器的实现4.4.4 SDN控制器的潜在问题4.5 SDN应用4.5.1 SDN应用的职责4.6 替代的SDN方法4.6.1 利用现有API的SDN4.6.2 利用基于虚拟机管理程序的覆盖网络的SDN4.7 小结参考文献第5章 OpenFlow规范5.1 本章使用的术语5.2 OpenFlow概述5.2.1 OpenFlow交换机5.2.2 OpenFlow控制器5.2.3 OpenFlow协议5.2.4 控制器与交换机之间的安全通道5.3 OpenFlow 1.0和OpenFlow的基本概念5.3.1 端口和端口队列5.3.2 流表5.3.3 分组匹配5.3.4 动作与分组转发5.3.5 控制器和交换机之间的消息5.3.6 举例： 控制器对流表的编程5.3.7 举例： 基本的分组转发5.3.8 举例： 交换机向控制器转发分组5.4 OpenFlow 1.1新增功能5.4.1 多级流表5.4.2 群组5.4.3 MPLS和VLAN标签的支持5.4.4 虚拟端口5.4.5 控制器连接失效5.4.6 举例： 使用多级流表的转发5.4.7 举例： 使用V.1.1的群组多播5.5 OpenFlow 1.2的新增功能5.5.1 支持可扩展匹配5.5.2 支持可扩展的SET_FIELD分组重写5.5.3 PACKET_IN中可扩展的上下文表达式5.5.4 多控制器5.5.5 举例： 经过SP网络的桥接VLAN5.6 OpenFlow 1.3的新增功能5.6.1 功能协商的重构5.6.2 支持更灵活的表失配5.6.3 每流计量5.6.4 每连接的事件过滤5.6.5 辅助连接5.6.6 PACKET_IN消息中的Cookie5.6.7 运营商骨干网桥接的标签处理5.6.8 举例： 利用计量段强制实施的QoS5.7 OpenFlow的局限性5.8 小结参考文献第6章 SDN的替代定义6.1 OpenFlow潜在的缺点6.1.1 变化太大、 太快6.1.2 单点故障6.1.3 性能和规模6.1.4 深度分组检测6.1.5 状态流意识6.1.6 结论6.2 SDN-via-API6.2.1 网络设备中的传统API6.2.2 适用于SDN-via-API的API6.2.3 REST： 一种不同的API协议6.2.4 SDN-via-API举例6.2.5 SDN-via-API的评估6.3 基于虚拟机管理程序的覆盖网络SDN6.3.1 覆盖网络中的控制器6.3.2 覆盖网络的操作过程6.3.3 SDN-via-overlay举例6.3.4 SDN-via-overlay的评估6.4 利用开放设备的SDN6.5 网络功能虚拟化6.6 各种替代方法之间的重叠与比较6.7 小结参考文献第7章 数据中心的SDN7.1 数据中心的定义7.2 数据中心的需求7.2.1 克服当前网络的限制7.2.2 增加、 移动和删除资源7.2.3 故障恢复7.2.4 多租户7.2.5 流量工程和路径效率7.3 数据中心的隧道技术7.3.1 虚拟扩展局域网7.3.2 使用通用路由封装的网络虚拟化7.3.3 无状态传输隧道7.4 数据中心的路径技术7.4.1 通用多路径路由选择7.4.2 多生成树协议7.4.3 最短路径桥接7.4.4 等价多路径7.4.5 SDN和最短路径的复杂性7.5 数据中心的以太网矩阵7.6 数据中心的SDN应用场景7.6.1 克服当前网络的限制7.6.2 增加、 移动和改变网络资源7.6.3 故障恢复7.6.4 多租户7.6.5 流量工程和路径有效性7.7 比较开放SDN与SDN-via-overlay在数据中心的表现7.7.1 SDN-via-overlay7.7.2 开放SDN7.8 现实世界的数据中心实现7.9 小结参考文献第8章 非数据中心环境下的SDN8.1 广域网8.1.1 SDN在广域网中的应用8.1.2 举例： 谷歌广域网的MPLS LSP8.2 服务提供商和电信运营商网络8.2.1 SDN在服务提供商和电信运营商网络中的应用8.2.2 举例： MPLS-TE和MPLS VPN8.2.3 举例： 服务提供商的云爆发8.3 园区网8.3.1 园区网中的SDN： 策略的应用8.3.2 园区网中的SDN： 设备与用户安全8.3.3 园区网中的SDN： 流量抑制8.4 酒店网8.5 移动网络8.5.1 SDN应用于移动网络8.6 在线网络功能8.6.1 NFV与SDN的比较8.6.2 SDN应用于服务器负载均衡8.6.3 SDN用于防火墙8.6.4 SDN应用于入侵检测8.7 光传输网络8.7.1 SDN应用于光网络8.8 SDN与P2P/覆盖网络的比较8.9 小结参考文献第9章 SDN生态圈合作伙伴9.1 学术研究机构9.1.1 学术界对SDN的主要贡献9.2 产业研究实验室9.3 网络设备制造商9.4 软件供应商9.5 白盒交换机9.6 商用芯片生产商9.7 原始设备制造商9.8 企业9.9 标准机构和产业联盟9.9.1 开放网络基金9.9.2 OpenDaylight9.9.3 OpenStack9.9.4 IETF和IEEE9.10小结参考文献第10章 SDN的应用10.1 前期工作10.2 反应式应用和先应式应用的比较10.2.1 术语10.2.2 反应式SDN应用10.2.3 先应式SDN应用10.3 一些简单SDN应用的分析10.4 一个简单的Java反应式应用10.4.1 主机名黑名单10.4.2 IP地址的黑名单处理10.4.3 黑名单： 监听器10.4.4 黑名单： 分组处理器10.4.5 黑名单： 流管理器10.5 控制器的背景10.6 使用Floodlight控制器10.6.1