軟體定義網路(SDN)實戰教程

《軟體定義網路(SDN)實戰教程》是2024年人民郵電出版社出版的圖書。

基本介紹

  • 中文名:軟體定義網路(SDN)實戰教程
  • 作者:尚鳳軍 
  • 出版時間:2024年5月1日
  • 出版社:人民郵電出版社
  • ISBN:9787115623010
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

本書分為兩篇,基礎篇、套用篇和實踐篇。基礎篇內容包括:第1章 概述,第2章 SDN基本原理,第3章 SDN數據平面,第4章 南向接口協定,第5章 SDN控制平面,第6章 SDN北向接口。套用篇內容包括:第7章 SDN在數據中心的套用,第8章 SDN在園區網的套用,第9章 SDN在廣域網的套用SD-WAN。實踐篇:第10章 SDN實驗環境部署,第11章 SDN基礎操作與套用實驗,第12章 OpenDayLight概述,第13章 SDN OpenFlow協定,第14章 軟體下載與安裝,第15章 開源控制器實踐。

圖書目錄

基礎篇
第 1 章 概述........................................1
1.1 SDN 的產生............................................... 1
1.1.1 傳統網路概述.....................................2
1.1.2 傳統網路存在的問題......................... 2
1.1.3 SDN 應運而生....................................2
1.2 SDN 的發展............................................... 3
1.2.1 發展歷程.............................................3
1.2.2 研究與套用現狀.................................4
1.3 SDN 標準化組織....................................... 6
1.3.1 ONF .....................................................6
1.3.2 IETF .................................................... 6
1.3.3 ITU-T .................................................. 6
1.3.4 ETSI .................................................... 7
第 2 章 SDN 基本原理...................... 8
2.1 SDN 的概念............................................... 8
2.1.1 SDN 的定義........................................8
2.1.2 SDN 的特徵........................................8
2.2 SDN 的體系架構....................................... 9
2.2.1 ONF 定義的 SDN 架構.................... 10
2.2.2 IETF 定義的 SDN 架構....................11
2.2.3 Overlay 網路架構............................. 12
2.3 SDN 工作原理......................................... 12
2.3.1 控制平面與數據平面的解耦........... 12
2.3.2 網路能力的抽象...............................13
2.3.3 網路可程式.......................................13
第 3 章 SDN 數據平面.................... 16
3.1 數據平面概述.......................................... 16
3.1.1 傳統網路數據平面........................... 16
3.1.2 SDN 數據平面..................................18
3.2 OpenFlow 交換機模型.............................19
3.2.1 OpenFlow 概述................................. 19
3.2.2 OpenFlow 交換機功能架構............. 20
3.2.3 流表...................................................23
3.2.4 組表...................................................28
3.2.5 計量表...............................................32
3.2.6 流表匹配...........................................33
3.3 SDN 交換機............................................. 35
3.3.1 交換晶片概述...................................35
3.3.2 交換晶片產品...................................36
3.3.3 SDN 硬體交換機產品...................... 39
3.3.4 SDN 軟體交換機產品...................... 41
3.4 通用可程式數據平面.............................. 45
3.4.1 協定無關交換機架構....................... 45
3.4.2 數據平面程式語言........................... 46
第 4 章 南向接口協定......................47
4.1 南向接口協定概述.................................. 47
4.2 OpenFlow 協定........................................ 48
4.2.1 背景...................................................48
4.2.2 OpenFlow 組件................................. 49
4.2.3 OpenFlow 表項................................. 50
4.2.4 OpenFlow 安全信道......................... 53
4.2.5 OpenFlow 信道建立......................... 53
4.2.6 OpenFlow 訊息處理......................... 55
4.3 OF-CONFIG 協定.................................... 57
4.3.1 簡介...................................................57
4.3.2 原理...................................................57
4.4 NETCONF 協定.......................................59
4.4.1 簡介...................................................59
4.4.2 NETCONF 基本網路架構................60
4.4.3 NETCONF 基本會話建立過程........60
4.4.4 NETCONF 協定框架........................61
4.4.5 NETCONF 報文結構........................62
4.4.6 NETCONF 通信模式........................62
4.4.7 配置資料庫.......................................62
4.5 OVSDB 管理協定....................................63
4.5.1 OVSDB 管理協定基本概念.............63
4.5.2 OVSDB 與 OVS、控制器................64
4.5.3 OVSDB 與 JSON..............................64
4.5.4 OVSDB 數據模式............................ 65
4.5.5 OVSDB 整體架構............................ 65
4.5.6 OVSDB RPC 方法............................66
4.5.7 OVSDB 操作.................................... 67
4.6 其他南向接口協定.................................. 67
4.6.1 XMPP ................................................67
4.6.2 PCEP ................................................. 68
4.6.3 I2S ..................................................... 69
4.6.4 OpFlex ...............................................69
第 5 章 SDN 控制平面.................... 71
5.1 SDN 控制器概述..................................... 71
5.1.1 SDN 控制器體系架構...................... 71
5.1.2 SDN 控制器的基礎功能.................. 73
5.1.3 SDN 控制器的擴展.......................... 75
5.1.4 SDN 控制器的評估要素.................. 76
5.2 開源控制器.............................................. 78
5.2.1 NOX/POX......................................... 78
5.2.2 Ryu .................................................... 79
5.2.3 Floodlight .......................................... 81
5.2.4 OpenDaylight .................................... 82
5.2.5 ONOS ................................................84
5.3 商用控制器.............................................. 85
5.3.1 Cisco XNC........................................ 86
5.3.2 VMware 的 NSX-T 控制器.............. 87
5.4 基於控制器的編程.................................. 88
5.4.1 基於 POX 編程.................................89
5.4.2 基於 Ryu 編程.................................. 90
第 6 章 SDN 北向接口.................... 92
6.1 北向接口概述.......................................... 92
6.1.1 ONF 北向接口..................................92
6.1.2 SDN 其他北向接口.......................... 94
6.1.3 SDN 北向接口的前景...................... 95
6.2 REST API ................................................. 96
6.2.1 什麼是 REST API ............................. 96
6.2.2 REST API 的設計規範..................... 96
6.2.3 開源控制器的 REST API ................. 97
6.3 RESTCONF 協定...................................106
6.3.1 RESTCONF 概述............................106
6.3.2 資源模型.........................................107
6.3.3 訊息.................................................107
6.3.4 操作.................................................109
套用篇
第 7 章 SDN 在數據中心的
套用................................... 111
7.1 軟體定義的數據中心網路技術.............111
7.1.1 傳統行業數據中心發展面臨數據
架構瓶頸......................................... 112
7.1.2 基於 SDN 的雲數據中心網路
架構.................................................112
7.1.3 數據中心的葉脊組網架構............. 113
7.1.4 數據中心的 Overlay 網路.............. 117
7.2 校園網數據中心網路 SDN 規劃
套用........................................................ 119
7.2.1 數據中心網路 SDN 總體設計....... 119
7.2.2 數據中心 SDN 整體部署............... 120
7.3 面向數據中心網路的 SDN 控制器
設計........................................................123
7.3.1 控制器功能設計.............................123
7.3.2 控制器系統架構.............................123
7.4 多粒度安全控制器架構........................ 124
7.4.1 控制器安全問題.............................124
7.4.2 流表安全問題.................................125
7.4.3 套用安全問題.................................125
7.4.4 南向接口安全問題......................... 125
7.4.5 安全解決方案.................................126
7.4.6 整體架構.........................................127
7.4.7 模組設計.........................................128
7.4.8 運行機制.........................................128
7.4.9 粒計算理論.....................................130
7.4.10 安全服務粒化...............................130
7.4.11 多粒度安全服務模型................... 131
7.4.12 測試...............................................132
7.4.13 總結...............................................136
第 8 章 SDN 在園區網的套用......137
8.1 軟體定義的園區網技術........................ 137
8.1.1 傳統園區網面臨的挑戰................. 137
8.1.2 智慧園區網中 SDN 技術的套用
場景.................................................138
8.2 基於 SDN 的工業網際網路設計...............139
8.2.1 工業網際網路系統軟體結構設計..... 139
8.2.2 基於 SDN 的工業網際網路系統軟體
結構.................................................139
8.2.3 面向 SDN 交換機的南向接口....... 140
8.2.4 邏輯網管理模組.............................141
8.2.5 標籤管理模組.................................143
8.3 基於負載感知的分散式控制器負載均衡
模型........................................................143
8.3.1 負載信息感知和負載狀態判定..... 146
8.3.2 基於負載感知的負載均衡算法..... 148
8.3.3 分散式控制器負載均衡模型的運行
流程.................................................152
8.3.4 仿真實驗與分析.............................153
8.3.5 總結.................................................156
第 9 章 SDN 在廣域網的套用
SD-WAN .......................... 157
9.1 SD-WAN 技術........................................157
9.1.1 傳統 WAN 架構面臨的挑戰.......... 157
9.1.2 SD-WAN 的價值............................ 158
9.1.3 SD-WAN 基礎架構........................ 158
9.2 SD-WAN 自動化運維可視化系統
設計........................................................ 159
9.2.1 數據可視化模組.............................159
9.2.2 用戶管理模組.................................160
9.2.3 數據傳輸模組.................................160
9.2.4 數據處理模組.................................161
9.2.5 數據提取模組.................................161
實踐篇
第 10 章 SDN 實驗環境部署........162
10.1 Ubuntu 下安裝和運行 Mininet ............162
10.1.1 主要命令介紹...............................162
10.1.2 實驗目的.......................................162
10.1.3 實驗步驟.......................................162
10.2 Ubuntu 下安裝和運行 Ryu 控制器..... 166
10.2.1 主要命令介紹...............................166
10.2.2 實驗目的.......................................166
10.2.3 實驗步驟.......................................166
10.3 Ubuntu 下安裝 Wireshark .................... 168
10.3.1 主要命令介紹...............................168
10.3.2 實驗目的.......................................168
10.3.3 實驗步驟.......................................169
10.4 Ubuntu 下安裝 PuTTY........................ 169
10.4.1 主要命令介紹...............................169
10.4.2 實驗目的.......................................170
10.4.3 實驗步驟.......................................170
第 11 章 SDN 基礎操作與套用
實驗................................. 172
11.1 Mininet 的基礎操作實驗..................... 172
11.1.1 實驗目的....................................... 172
11.1.2 實驗步驟....................................... 172
11.2 Mininet 創建網路拓撲實驗................. 173
11.2.1 主要命令介紹............................... 173
11.2.2 實驗目的....................................... 173
11.2.3 實驗步驟....................................... 173
11.3 通過 Mininet 驗證 OpenFlow 版本和交換
機工作流程...........................................177
11.3.1 主要命令介紹............................... 177
11.3.2 實驗目的....................................... 178
11.3.3 實驗內容....................................... 178
11.4 Wireshark 抓包分析 OpenFlow 協定工作
流程.......................................................181
11.4.1 主要命令介紹............................... 181
11.4.2 實驗目的....................................... 181
11.4.3 實驗步驟....................................... 181
第 12 章 OpenDaylight 實驗........185
12.1 OpenDaylight ........................................185
12.1.1 SDN...............................................185
12.1.2 OpenDaylight 架構....................... 186
12.1.3 OpenDaylight 設計原則............... 186
12.1.4 OpenDaylight 架構特點............... 187
12.2 OpenDaylight 控制器的環境搭建以及基
本操作.................................................. 187
12.2.1 主要命令介紹...............................187
12.2.2 實驗目的.......................................187
12.2.3 實驗步驟.......................................187
12.3 OpenDaylight 及 Postman 實現流表
下發...................................................... 194
12.3.1 主要命令介紹...............................194
12.3.2 實驗目的.......................................195
12.3.3 實驗步驟.......................................195
12.4 OpenDaylight 之流表操作...................200
12.4.1 主要命令介紹...............................200
12.4.2 實驗目的.......................................200
12.4.3 實驗步驟.......................................201
第 13 章 SDN OpenFlow 協定.... 211
13.1 OpenFlow 概述.....................................211
13.2 OpenFlow 工作原理.............................211
13.2.1 主要命令介紹............................... 211
13.2.2 實驗目的....................................... 211
13.2.3 實驗步驟.......................................212
13.3 OpenFlow 流表的基本操作.................213
13.3.1 主要命令介紹...............................213
13.3.2 實驗目的.......................................213
13.3.3 實驗步驟.......................................213
第 14 章 軟體下載與安裝............. 219
14.1 VMware Workstation 和 Ubuntu 的
安裝...................................................... 220
14.1.1 實驗目的.......................................220
14.1.2 實驗步驟.......................................220
14.2 Mininet 和 Ryu 環境搭建.................... 227
14.2.1 主要命令介紹...............................227
14.2.2 實驗目的.......................................227
14.2.3 實驗步驟.......................................228
14.3 實驗思考.............................................. 235
第 15 章 開源控制器實踐............. 236
15.1 開源控制器實踐——POX...................236
15.1.1 主要命令介紹...............................236
15.1.2 POX 控制器介紹.......................... 236
15.1.3 實驗目的.......................................236
15.1.4 實驗步驟.......................................237
15.2 開源控制器實踐——Ryu .................... 244
15.2.1 主要命令介紹...............................244
15.2.2 Ryu 控制器介紹............................244
15.2.3 實驗目的.......................................245
15.2.4 實驗步驟.......................................245

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