Software-defined networking (SDN): определение и особенности программно-определяемых сетей

По данным Global Market Insights, мировой рынок программно-определяемых сетей в 2023 году оценивался в $28,2 млрд. Согласно прогнозу, среднегодовой темп роста в период с 2024 по 2032 год составит более 17%. Все закономерно: спрос на эффективные подходы к управлению сетью растет с каждым годом. Компании ищут решения, которые обеспечивают гибкость управления, централизованный контроль и повышенный уровень безопасности в виртуализированной бизнес-среде.

Концепция программно-определяемых сетей (SDN) — это новый подход к проектированию и управлению сетями, в котором контрольный и передающий уровни сети разделены, что позволяет централизованно управлять сетью с помощью программных приложений. 

Такая архитектура имеет много плюсов: 

• простое и гибкое управление;
• быстрая адаптация сети к изменяющимся требованиям;
• более высокий уровень безопасности и оптимизация операций. 

В этой статье мы рассмотрим, что такое программно-определяемые сети, а также расскажем об их принципе работы и ключевых преимуществах SDN, которые делают это решение интересным для бизнеса.

Что такое SDN: основные особенности

SDN — это программно-определяемые или программно-конфигурируемые сети, в которых уровень управления отделен от уровня коммутации. 

В традиционных сетях управление сетевым трафиком осуществляется при помощи выделенных аппаратных устройств (коммутаторов и маршрутизаторов). А в SDN  —  при помощи программного обеспечения, то есть для связи с базовой аппаратной инфраструктурой и направления трафика в сети используются программные контроллеры или API. Таким образом с коммутаторов и маршрутизаторов снимается существенная часть вычислительной нагрузки.

Какую архитектуру имеют программно-определяемые сети SDN

Архитектура SDN состоит из трех основных компонентов: уровня приложений, уровня управления и уровня инфраструктуры. Рассмотрим каждый из этих компонентов подробнее.

Уровень приложений

Приложения и сервисы управляют сетевыми функциями и обеспечивают их автоматизацию. Это системы управления трафиком, балансировщики нагрузки, системы обнаружения и предотвращения угроз, инструменты для мониторинга и анализа сети. Приложения передают запросы на выделение ресурсов или информацию о всей сети.

Уровень управления

Ключевой элемент архитектуры программно-определяемых сетей SDN — контроллеры, которые централизованно управляют сетью и используют информацию от приложений для маршрутизации пакетов данных. Они осуществляют маршрутизацию трафика, распределяют ресурсы и обеспечивают гибкое взаимодействие между разными сетевыми устройствами. 

Уровень инфраструктуры

Физические и виртуальные сетевые устройства — коммутаторы, маршрутизаторы, точки доступа — получают от контроллеров информацию о том, куда переместить данные. Ключевой особенностью этого уровня является конфигурируемость — сетевые устройства могут выполнять инструкции от контроллеров без необходимости ручной настройки.

Основные типы программно-конфигурируемый сетей

Существует несколько типов программно-определяемых сетей SDN:

• централизованные SDN — управление осуществляется через один центральный контроллер, что обеспечивает высокую согласованность и простоту управления сетью; минус — могут возникать проблемы с масштабируемостью и отказоустойчивостью;
• децентрализованные SDN — используют несколько контроллеров, которые взаимодействуют друг с другом, что повышает устойчивость сети и улучшает её масштабируемость, однако могут быть сложности с координацией между контроллерами;
• гибридные SDN — сочетают элементы традиционных и программно-конфигурируемых сетей, позволяют постепенно интегрировать новые SDN-компоненты, сохраняя существующую инфраструктуру;
• многоуровневые SDN — разделяют управление на несколько уровней, каждый из которых отвечает за определенные функции сети, например, за маршрутизацию, мониторинг производительности и т.д.

Преимущества SDN

Программно-определяемые сети SDN обеспечивают централизованный контроль и программирование сетевой инфраструктуры. Это дает бизнесу гибкость настройки и управления сетью, оптимизацию использования ресурсов, а также хорошую масштабируемость.

Централизованное управление

Администраторы могут контролировать, управлять и мониторить всю сеть из единого центра. Это снижает вероятность ошибок, связанных с ручной конфигурацией, и ускоряет процесс обновлений. Центральный контроллер “видит” всю сеть, чтобы вы могли быстро диагностировать проблемы и принимать решения по их исправлению.

Гибкость и адаптивность

SDN-сети можно быстро адаптировать к изменениям в нагрузке и рабочих требованиях. Программное обеспечение позволяет динамически задавать или изменять маршрутизацию трафика, а также распределять ресурсы под текущие задачи.

Экономия ресурсов и снижение затрат

Автоматизация и централизованное управление, снижение зависимости от дорогого сетевого оборудования и простой процесс конфигурирования — все это уменьшает общие и операционные расходы на эксплуатацию и обслуживание сети.

Совместимость с большими данными

SDN обеспечивает большую пропускную способность и эффективно управляет большими объемами трафика, поэтому идеально подходит для обработки и анализа Big Data.

Сравнение SDN с традиционными сетями

Инфраструктура — это главный аспект, который отличает SDN от традиционных сетей. Управление в SDN основано на программном обеспечении, а в традиционных сетях — на аппаратном. 

Поэтому SDN — это гораздо более гибкий подход: управление сетью, выделение ресурсов, увеличение пропускной способности, изменение конфигурации осуществляется из центрального пользовательского пункта без дополнительного оборудования. Это оптимизирует поток сетевых данных и позволяет задавать приоритеты для определенных приложений.

В традиционных сетях множество аппаратных устройств настраиваются вручную. SDN позволяет контролировать сеть и поток трафика с помощью программируемого контроллера. У сетевых администраторов появляется больше свободы в выборе сетевого оборудования: вы можете настроить один протокол связи с любым количеством аппаратных устройств разных производителей через центральный контроллер.

SDN обеспечивает видимость всей сети, а значит, вы получаете более полную и целостную картину об угрозах безопасности. В программно-определяемых сетях можно задавать отдельные сегменты для устройств с разными требованиями безопасности, а также быстро отправлять скомпрометированные устройства в карантин, чтобы минимизировать угрозу заражения всей сети. Однако в программно-определяемых сетях используется контроллер, поэтому огромное значение в поддержке безопасности имеет защита контроллера.

Влияние программно-конфигурируемых сетей на ЦОД

Программно-определяемые сети SDN улучшают эффективность, гибкость и безопасность центров обработки данных. В больших и сложных сетевых инфраструктурах SDN позволяет централизованно управлять всеми сетевыми устройствами ЦОД, а значит, более легко настраивать, администрировать и обслуживать сеть.

Также SDN оптимизирует распределение сетевых ресурсов, чтобы максимально эффективно использовать доступные мощности. Это снижает эксплуатационные затраты и повышает производительность ЦОД. Благодаря автоматизации многих процессов управления, сокращается количество ручных операций и снижается вероятность ошибки.

Выводы

Программно-определяемые сети SDN — отличный выбор, если вы ищете гибкое, быстрое, безопасное, экономически выгодное решение для организации сетевой инфраструктуры. Компания Netwave поможет внедрить SDN-технологии в ваш бизнес, чтобы вы могли использовать все возможности программно-конфигурируемых сетей для улучшения производительности и надежности сети. Наши специалисты изучат возможности интеграции с существующей сетевой инфраструктурой, спланируют и осуществят внедрение SDN, а также обеспечат полную поддержку во время перехода на новую технологию.