مروج تقنية الجيل الخامس: شركة SDN Technology

منذ أن اختارت مراجعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا 10 تطورات تكنولوجية رئيسية في عام 2009، حافظت SDN على شعبية كبيرة خلال العقد.

SDN هو اختصار لـ Software-defined networking (الشبكات المحددة بالبرمجيات). ويتمثل جوهرها في تحقيق التحكم المرن في حركة مرور الشبكة من خلال فصل مستوى التحكم عن مستوى التوجيه لمعدات الشبكة.

إذن كيف يحدد "البرمجيات" "الشبكة" وما تأثيرها على "شبكة الجيل الخامس"؟

أصل SDN: موزعة أم مركزية؟

عندما يتعلق الأمر بـ SDN، فإن الأشخاص العاملين في الصناعة سيذكرون "النقل وفصل التحكم".

من الممكن كسر جوهر SDN: ليس لدى SDN موقد آخر، بل مجرد إعادة تصميم الشبكة التقليدية.

بدءًا من شبكة ARPANET، التي أسست الإنترنت، تستخدم الشبكات التقليدية بنية موزعة لتقديم المعلومات التي يمكن الوصول إليها من خلال سلسلة من بروتوكولات الشبكة.

واحد يمر عشرة، والعشرة يمرون مائة، لتحقيق الترابط.

الميزة الأكثر بروزًا في هذا الهيكل هي دمج إعادة التوجيه والتحكم في واحد: تحدد كل عقدة قواعد إعادة التوجيه الخاصة بها؛ بمجرد تلف عقدة أو انضمام عقدة جديدة، تتعلم كل عقدة من جديد وتتقارب من خلال بروتوكول الشبكة، وتدرك التشغيل المتبادل مرة أخرى.

ARP: بروتوكول حل العناوين، والحصول على عنوان MAC المضيف من خلال عنوان IP.

OSPF: المسار الأقصر المفتوح أولاً، يُستخدم في بروتوكول التوجيه القائم على حالة الارتباط في مجال مستقل.

RIP: بروتوكول معلومات التوجيه لبروتوكول التوجيه القائم على متجه المسافة في مجال مستقل

BGP : بروتوكول بوابة الحدود، المستخدم لتبادل معلومات التوجيه بين المجالات المستقلة المختلفة.

الشبكة التقليدية

يبدو أن هذا النهج "الفردي" جيد، سواء من حيث تحمل خطر فشل بعض العقد، أو من حيث توفر بعض القدرة على التوسع.

ومع ذلك، مع التطور السريع للإنترنت، وخاصة ظهور التقنيات الناشئة مثل الحوسبة السحابية والبيانات الضخمة، ظهرت تدريجيا مشكلة الشبكات التقليدية.

على سبيل المثال، تقرر كل عقدة قواعد إعادة التوجيه الخاصة بها، وتفتقر إلى مفهوم عام؛ ويستغرق تطوير بروتوكول شبكة جديد وقتًا طويلاً.

وردًا على هذه المشاكل، حاولت بعض الشركات فصل عملية التوجيه والتحكم منذ تسعينيات القرن العشرين.

يعود الفضل في إنشاء كلمة SDN وشعبيتها إلى البروفيسور نيك ماكيوين من جامعة ستانفورد، حيث أصبح نظام OpenFlow الخاص به هو المعيار الفعلي للواجهة المتجهة جنوبًا تقريبًا.

تنقسم بنية شبكة SDN إلى ثلاث طبقات، من الأسفل إلى الأعلى، مستوى التوجيه، ومستوى التحكم، وطبقة التطبيق.

الواجهة الموجهة للتحكم هي الواجهة المتجهة جنوبًا، وهي المسؤولة عن تكوين وتعديل قواعد التوجيه. والمعيار السائد هو OpenFlow المذكور أعلاه.

يتم توجيه عنصر التحكم لأعلى نحو الواجهة المتجهة شمالاً، مما يوفر واجهات برمجة التطبيقات لتطبيقات الشبكة ويحقق تخصيص الشبكة. حاليًا، لا توجد واجهة موحدة مفتوحة.

شبكة SDN

الوضع الراهن لـ SDN: زراعة مكثفة أم إزهار في كل مكان؟

منذ تأسيس مؤسسة الشبكات المفتوحة (ONF) في عام 2011، تطورت شبكات SDN في بعدين: البعد الأول هو المكونات الرئيسية لشبكات SDN، بما في ذلك تطور إعادة التوجيه والتحكم والواجهات المتجهة جنوبًا. البعد الآخر هو امتداد لمجالات تطبيق أخرى.

سطح التوجيه

نظرًا لأنه إعادة بناء للشبكة التقليدية، فإن الشكل الأصلي لسطح التوجيه يشبه بشكل طبيعي معدات الشبكة التقليدية.

مع ظهور مراكز البيانات وشبكات المحاكاة الافتراضية، برزت البرمجيات كسطح توجيه جديد. ومن بين ممثلي هذا المجال Open vSwitch من مجتمع المصادر المفتوحة.

من الجدير بالذكر أنه بالاقتران مع DPDK (مجموعة تطوير مستوى البيانات من شركة تطوير البرامج التابعة لجهات خارجية التابعة لشركة Intel)، فإن Open vSwitch يُظهِر قدرات تحويل خطية ممتازة في بعض التطبيقات، ويقترب من أداء الأجهزة. إن إمكانات البرامج في إعادة التكوين وقابلية التوسع لا تضاهيها الأجهزة ولديها آفاق تطبيق واسعة للغاية.

سطح التحكم

باعتبارها العقل المركزي لـ SDN، تقوم مستوى التحكم بتكوين طوبولوجيا الشبكة وقواعد التوجيه وفقًا للسياسات التي يحددها مشغل الشبكة.

تعتبر وحدات التحكم الأكثر شهرة هي OpenDayLight (منصة مفتوحة المصدر الأكثر نضجًا) وONOS (للمشغّلين، مع تحسينات في التجميع والموثوقية والأداء).

الواجهة المتجهة جنوبا

يقدم تطوير الواجهة المتجهة جنوبًا الموقف الذي يبرز فيه OpenFlow. يستخدم OpenFlow جدول تدفق ككائن تكوين. يحدد جدول التدفق المعالجة الأساسية للحزم، بما في ذلك المطابقات والعدادات والإجراءات.

يعد التجريد العالي وسهولة التنفيذ أمرًا أساسيًا لنجاح OpenFlow.

تمديد مجال التطبيق

بعد نجاح مركز البيانات، بدأ تطبيق تقنية SDN في مناطق أخرى.

إن اعتماد بنية شبكة الجيل الخامس يعد إنجازًا مهمًا آخر في تاريخ تطوير شبكات SDN (على الرغم من أن 3GPP سوف يحدد واجهة جديدة متجهة نحو الجنوب).

في بداية تصميم 4G/LTE، وبسبب نقص الأعمال ومتطلبات البيانات المنخفضة للمستخدمين، تم تصميم شبكة حزمة البيانات الأساسية في الهندسة المعمارية التالية.

يتم توحيد تدفق البيانات من شبكة الوصول في بوابة الخدمة (S-GW) وبوابة البيانات الحزمة (P-GW).

هندسة شبكة 4G/LTE

مع ظهور تطبيقات وخدمات جديدة مثل الواقع الافتراضي والواقع المعزز والمركبات ذاتية القيادة ومجموعات الطائرات بدون طيار، أصبح المستخدمون يطالبون بمزيد من البيانات (ليس فقط النطاق الترددي)، ولكن أيضًا فيما يتعلق بالجودة (التأخير الزمني). المتطلبات.

لقد أعاقت بنية LTE هذه اعتماد التطبيقات والخدمات الجديدة.

لمواجهة هذه التحديات، يتبع مشروع 3GPP المبدأ الأساسي لـ SDN "النقل وفصل التحكم"، مما يؤدي إلى تغييرات كبيرة في تصميم بنية شبكة 5G: غرق البيانات + تركيز مستوى التحكم.

هندسة شبكة الجيل الخامس

في عصر LTE، يكون عدد بوابات حزمة النواة صغيرًا جدًا، بينما يستخدم 5G عددًا كبيرًا من البوابات الموزعة (أي UPF في الشكل أعلاه).

في ذلك الوقت، بناءً على مفتاح البرنامج Open vSwitch، أضافت Intel وظائف التغليف وإزالة التغليف والتوجيه والبوابة الأخرى لبيانات الحزمة اللاسلكية (نفق GTP-U بشكل أساسي)، وأكملت أول برنامج SDN في الصناعة يدعم بوابة 5G الموزعة. تم تصميم المفتاح لتغطية تصدير وتفريغ حركة المرور، والحوسبة المتنقلة على الحافة، والموثوقية العالية، والاتصالات ذات زمن الوصول المنخفض، وغيرها من الخدمات.

مستقبل SDN: التطور أم الولادة من جديد؟

من الصعب التخلص من القاعدة الذهبية المتمثلة في "إعادة التوجيه والتحكم في الفصل"، ولكن في المكونات الرئيسية لـ SDN، يبدو من الصعب تجنب التغيير.

خذ واجهة OpenFlow المتجهة جنوبًا كمثال. يحتوي الإصدار 1.0 على 12 نطاقًا مطابقًا فقط، وارتفع الإصدار 1.4 الأخير إلى 41 نطاقًا مطابقًا.

مع إضافة بروتوكولات جديدة، سيستمر هذا العدد في الارتفاع إذا تم إجراء التطوير المرقّع فقط.

من حيث إعادة التوجيه، فإن مفتاح برنامج SDN الذي يدعم بوابة التوزيع 5G المذكورة في المثال السابق هو مجرد مثال. لدعم معالجة بيانات الحزمة اللاسلكية، تم تعديل Open vSwitch ليشمل أكثر من 20 ملفًا، بإجمالي أكثر من 300 ملف.

إن تكلفة ترقية الميزة ليست صغيرة.

باعتبارها واحدة من اتجاهات تطور SDN، أصبحت P4 (معالجات الحزم المستقلة عن بروتوكول البرمجة) واحدة من النقاط الساخنة بعد عام 2016.

التغيير الذي يجلبه لنا P4 لم يعد يقتصر على MAC/IP/TCP (UDP)، بل يمكنك تحديد تنسيق تغليف الرسالة بنفسك، واستخدام المترجم لإنشاء أسطح إعادة التوجيه للأجهزة أو البرامج تلقائيًا.

شخصيًا، أشعر أن تطوير SDN هو فرصة تكنولوجية

لقد أدى ظهور تقنية SDN إلى تغيير نمط إنتاج تكامل البرامج والأجهزة في صناعة الشبكات التقليدية وتحول تدريجيًا إلى بنية التخزين / التوجيه عالية الأداء الأساسية + الجدولة الذكية والمرنة للطبقة العليا.

وهذا هو الحال أيضًا. فقد كان العديد من البائعين الصغار في مجال معدات الشبكات يعتزمون دائمًا متابعة تقنية SDN بشكل نشط، ويأملون في استخدام التغييرات التكنولوجية لتقصير الفجوة بين عمالقة مثل Huawei وCisco.

وفي الوقت نفسه، تعمل هواوي وسيسكو وشركات معدات الشبكات العملاقة الأخرى أيضًا على نشر احتياطيات البحث والتطوير والتكنولوجيا الخاصة بتقنية SDN بشكل نشط، في انتظار الفرص القائمة على التغيرات في ظروف السوق.

ويمكن رؤية ذلك أيضًا من خلال بعض تصرفات شركة Cisco على مر السنين.

SDN هو في الأصل جزء مهم من DC

تم وضع SD-WAN في اتجاه EI Enterprise Network في عام 2020.

ويعني هذا أن شركة Cisco بدأت في الترويج لـ SDN على الساحة العالمية.

هل تريد أن تعرف بعض الأسئلة؟ مثل، كيف سيتطور SDN في المستقبل؟ دعنا نتواصل مع SPOTO مباشرة، وسنقدم لك أفضل الإجابات.

نبذة عن سبوتو

تركز SPOTO على تدريب شهادات تكنولوجيا المعلومات عبر الإنترنت منذ 16 عامًا. تقدم SPOTO اختبارات تدريبية حقيقية وصالحة بنسبة 100% لاختبارات Cisco CCNA وCCNP وCCIE وISC وAmazon AWS وMicrosoft وغيرها من اختبارات تكنولوجيا المعلومات. ولدينا العديد من الدورات التدريبية المجانية عبر الإنترنت لاختبار Cisco على YouTube. يمكنك العثور على العديد من النصائح والاقتراحات المفيدة. إذا كنت لا تزال قلقًا بشأن الاستعداد واجتياز اختبار Cisco، فجرب SPOTO الآن. سيساعدك مدرسو SPOTO في الحصول على رقم CCIE في المحاولة الأولى.