ソフトウェア定義ネットワーク
SDNアーキテクチャはネットワーク制御と転送機能を分離し、ネットワーク制御を直接プログラム可能にして、基盤となるインフラストラクチャをアプリケーションとネットワークサービスから抽象化できるようにする。
OpenFlowプロトコルは、SDNテクノロジーで使用できる。 SDNアーキテクチャは次のとおりである。
直接プログラム可能 :転送機能から切り離されているため、ネットワーク制御は直接プログラム可能である。
アジャイル :転送から制御を抽象化すると、管理者はネットワーク全体のトラフィックフローを動的に調整して、変化するニーズに対応できる。
集中管理 :ネットワークインテリジェンスは、ソフトウェアベースのSDNコントローラーに(論理的に)集中化され、ネットワークのグローバルビューを維持する。これは、アプリケーションとポリシーエンジンからは単一の論理スイッチとして認識される。
プログラムで構成 :SDNを使用すると、ネットワーク管理者は動的な自動SDNプログラムを介してネットワークリソースを非常に迅速に構成、管理、保護、および最適化できる。
オープンスタンダードベースでベンダーニュートラル :SDNはオープンスタンダードを通じて実装されると、複数のベンダー固有のデバイスやプロトコルではなくSDNコントローラーによって命令が提供されるため、ネットワークの設計と運用が簡素化される。
分散SDN制御プレーンを設計する際の重要な問題は、コントロールエンティティの数と配置を決定することである。 その際に考慮すべき重要なパラメーターは、コントローラーとネットワークデバイス間の伝搬遅延あり、特に大規模ネットワークのコンテキストではそうである。 検討されてきた他の目的には、制御パスの信頼性、 フォールトトレランス、 、およびアプリケーション要件が含まれる。
モバイルデバイスとコンテンツの急増、サーバーの仮想化、およびクラウドサービスの出現は、ネットワーキング業界が従来のネットワークアーキテクチャを再検討する傾向にあるトレンドの1つである。 多くの従来のネットワークは階層型であり、ツリー構造に配置されたイーサネットスイッチの層で構築されている。 この設計は、クライアントサーバーコンピューティングが主流だったときに意味をなしたが、このような静的アーキテクチャは、今日のエンタープライズデータセンター、キャンパス、およびキャリア環境の動的コンピューティングとストレージのニーズには適していない。
Open Networking Foundation(ONF)は、従来のコンピュータや機械をつないだネットワーク構造の4つの一般的な制限を挙げている:外部ソフトからの操作が許可されて複雑、一貫性のないポリシー、スケーリングできないこと、情報通信企業依存。今後の時代はネットワークを仮想化し、抽象的に考える時代である。つまり、時間の経過とともに、ネットワーク仮想化(NFV)とソフトウェア定義ネットワーク(SDN)は緊密に相互運用され、ネットワーク機器とネットワークベースのリソースを抽象化してプログラムで制御するための幅広い統合ソフトウェアベースのネットワーキングアプローチを提供することになる。
新しいネットワークパラダイムの必要性を推進する主要なコンピューティングトレンドには、次のものがある。
次のリストは、アーキテクチャコンポーネントを定義および説明している:
NFV ネットワーク機能仮想化は、SDNを補完する概念である。 したがって、NFVはSDNまたはSDNの概念に依存しない。 NFVはソフトウェアをハードウェアから切り離し、柔軟なネットワーク展開と動的な操作を可能にする。 NFV展開では、通常、コモディティサーバーを使用して、以前はハードウェアベースであったネットワークサービスソフトウェアバージョンを実行する。 NFV環境で実行されるこれらのソフトウェアベースのサービスは、仮想ネットワーク機能(VNF)と呼ばれる。 SDN-NFVハイブリッドプログラムは、標準のIT仮想化テクノロジーを使用してサービスのイノベーションとプロビジョニングを加速することを目的とした、高効率で柔軟であるケーラブルな機能を提供した。 SDNは、SDNコントローラーを使用して、ルーターやスイッチなどの汎用転送デバイスを制御する俊敏性を提供する。 一方、NFVの俊敏性は、仮想サーバーを使用してネットワークアプリケーションに提供される。 既存のネットワーキングとオーケストレーションのパラダイムを使用して、スタンドアロンエンティティとして仮想ネットワーク機能(VNF)を実装することは完全に可能である。 ただし、SDVの概念を活用してNFVインフラストラクチャを実装および管理することには、特にVNFの管理とオーケストレーションを検討する場合に固有の利点があるため、協調型エコシステムにSDNとNFVを組み込むマルチベンダープラットフォームが定義されている。
これには、 シスコシステムズのオープンネットワーク環境とニシラのネットワーク仮想化プラットフォームが含まれる 。
SD-WANは同様の技術を広域ネットワーク (WAN)に適用する。
SDNテクノロジーは現在、非常に高速なフェイルオーバーを必要とする産業用制御アプリケーションで利用できる。 1つの企業は、従来のネットワーク管理スイッチに関連する特定のサイバー脆弱性の排除とともに、ミッションクリティカルプロセスの100倍の高速フェイルオーバー(従来のネットワークの10ミリ秒と比較して100μsでフェイルオーバー)を誇っている。
vSDNEmul、 EstiNet、 Mininet など、多くのエミュレータが研究目的で開発されているため、SDNの研究は続いている 。
SDNデータプレーンは、SDN制御プレーンの決定に従って、ネットワーク転送装置がデータの転送や処理を行う場所である。
制御サポート機能は、SDN制御レイヤと相互作用し、リソース制御インターフェースを介してプログラマビリティをサポートする。
データ転送機能は、他のネットワークデバイスやエンドシステムから受信したデータフローを受け取り、SDNアプリケーションで定義されたルールに従って計算・確立されたデータ転送パスに沿って転送する。
別の種類のセキュリティアプリケーションは、移動ターゲット防御(MTD)アルゴリズムを実装することにより、SDNコントローラーを活用する。 MTDアルゴリズムは通常、特定のシステムまたはネットワークの主要なプロパティを定期的に非表示または変更することにより、特定のシステムまたはネットワークへの攻撃を通常よりも困難にするために使用される。 従来のネットワークでは、MTDアルゴリズムの実装は簡単な作業ではありない。保護するシステムの各部分について、どのキープロパティを非表示または変更するかを決定できる中央機関を構築することは難しいためである。 SDNネットワークでは、コントローラーの中心性により、このようなタスクはより簡単になる。 たとえば、1つのアプリケーションが定期的に仮想IPをネットワーク内のホストに割り当てることができ、仮想IPと実際のIPのマッピングがコントローラーによって実行される。 別のアプリケーションは、攻撃者が実行する偵察フェーズ(スキャンなど)の間に重大なノイズを追加するために、ネットワーク内のランダムなホストで偽のオープン/クローズ/フィルターされたポートをシミュレートできる。
ネットワークアプリケーションは、アドオンソリューションとしてではなく、コアサービスとしてシームレスなセキュリティを統合する必要がある。