ONOS白皮书下篇之ONOS价值主张

编者按：本系列分三篇对ONOS白皮书进行翻译，接《》，本文翻译白皮书中的剩余部分ONOS价值主张及总结，如有不当之处，欢迎指正。

6.ONOS价值主张--运营商用例

6.1多层SDN控制

服务提供商运营多层网络。例如，一个服务提供商可能同时运营IP数据网络和传输网络或是光网络。IP层的上面可能有一个隧道层，创建类似于虚拟IP层网络这样的服务。目前，每层分开管理导致网络利用率低，运营成本高，并且重新配置周期高达几个月。例如，在现在的环境下，数据网络设计者一般会预留一定的带宽用于解决网络故障和网络潮汐现象。而传输网络设计者也会做相同的预留。再者，数据网络设计者倾向于网络平均利用率保持在30%。所以，总计会造成网络容量4-5倍的过度配置。

 

SDN多层网络控制解决了上述问题。解决方案包括三部分：

 1.扩展OpenFlow，如向光传输单元（如ROADMs）添加可编程性

 2.ONOS为每层网络创建图形化视图并且维护它们之间的映射或通信

 3.ONOS上的PCE应用根据多重相关联的网络视图建立、拆除路径。

尽管PCE应用只是一个单独的个体，但是可以配置、监测和编排各层。例如，IP连接改变可以触发光路径的自动化配置。运营商可以通过中心控制降低运营成本，提高各层的网络利用率，并且将网络重新配置时间缩减为分钟级。这种网络能力的应用之一就是带宽计划应用，允许带宽预留。ONOS预备数据层和光网络层资源提供带宽保证，并监控资源，根据最新的网络事件和其他改变进行重路由和调整操作。

SDN多层网络控制是ONOS怎样实现SDN控制的典型范例，可以有效地降低资本开支和运营开支，并且方便创建新型服务。

6.2SDN-IP共存和扩展SDN控制平台

     现如今，自治系统与因特网互联并且通过BGP共享状态信息。ONOS中SDN-IP对等互联应用旨在帮助服务提供商从小处逐步扩大SDN部署。一个服务提供商可以部署一个小型SDN网络或一个SDN孤岛，并且通过SDN-IP对等互联应用利用BGP协议将SDN网络与网络其他部分进行无缝互联，有了SDN-IP应用，一个SDN网络对互联网其他部分而言只是另外一个AS。随着时间的推移，服务提供商可以灵活地拓展SDN网络，实现所有的优势并且不会影响与互联网的对等互联。而且，一个服务提供商可以使用SDN-IP对等互联应用将SDN网络互联，来构建一个更大的SDN自制系统，像其他AS一样与因特网互联。

      SDN-IP应用与AS边缘路由器互联，像现今标准自治系统间交换IP前缀路由信息。SDN-IP对等互联应用使用路由信息为SDN网络中多个网络前缀建立转发路径。所以，SDN网络对于一些前缀而言跟传输网一样可以向或者从任何可达IP地址转发IP流量。

      另外，SDN-IP应用可以被用来扩展以ONOS为基础的SDN控制平台。例如，SDN网络可以像非SDN自治系统一样通过BGP互联，考虑到这些SDN网络以同样的方式工作，其它互联网可以将一组SDN域看成是一个单独的AS。

      所以，SDN-IP对等互联应用在促进服务提供商在网络基础设施上的增量和无缝部署SDN扮演了一个很重要的角色，ON.Lab在Internet2部署了SDN-IP对等互联应用，利用Internet2的SDN骨干网络实现正在向SDN迁移的校园网络互联。

 

6.3中心局的网络功能即服务

 

      电信运营商拥有的最宝贵财富就是中心局，这些中心局从地理位置上更靠近大量的终端用户，所以这也是保证电信运营商为大量用户提供灵活高效服务的关键。例如，AT&T在美国运营近4500个中心局，一个大城市中的典型中心局服务10万有线和10万无线电话用户，还有成千上万个企业。一个典型的中心局有很多接入、交换容量，各种网络功能的中间设备。尽管中心局对电信运营商很重要，但是已经发展了很多年并且在网络交换/路由、中间设备和用户终端方面复杂性越来越高，这就意味着需要大量的资本开支和运营开支。

 

      不出意外，电信运营商希望重新架构中心局，他们希望将数据中心的经济、灵活应用到中心局。这就意味着使用SDN来设计中心局结构，将中间设备的网络功能以软件的形式转移到x86服务器（被称为网络功能虚拟化）。和编排系统运行的软件上（所以成为网络功能虚拟化），编排系统可以为用户和企业用户编排网络功能和网络流量，动态地服务各类用户实现用户及提供者双方各种各样的策略。

        中心局的这一转变可以让服务提供商能够快速地建立、部署、提供新的服务，与此同时大大缩减了成本开支和运营开支。

 ONOS用例小规模演示了重新构建中心局的潜力。ONOS及其应用和OpenFlow交换机将助推中心局网络结构转型为SDN结构，为网络功能即服务提供所需的灵活度。我们希望从两个方向深化这个用例：演示ONOS可以作为重新构建中心局的网络操作系统的灵活性和性能；演示SDN和网络功能即服务怎样适应更大规模的中心局架构。

 

6.4分段路由--推动MPLS发展和改进

 

      目前的IP/MPLS复杂，难以管理。标签分发、流量工程和VPN都是复杂的操作和服务，依赖于控制平台上分布式协议的集合。此外，网络调试难度大，很难顾及控制平台和标签交换数据平台上多个协议间的同步性和状态管理问题。

 

      IETF已经为MPLS引入了分段路由的概念。它引入了不需要每一跳都交换的全局标签。还引入了基于标签的源路由，消除对标签分发和LSP建立中复杂协议（如LDP、RSVP）的依赖。就这样分段路由简化了MPLS网络的控制层和数据层。然而SR的路由和标签分发依旧依赖一个内部网关协议，它使外部控制器可以控制源路由器发起的端到端隧道。

 

      分段路由用例正寻求与ONF的SPRING-OPEN项目合作。这个项目演示怎样基于ONOS和SR应用打造的SDN控制平台实现分段路由，并且能够运行在基于现有芯片的路由器裸机上。这个方案并没有使用路由器内嵌的分布式IGP，而是使用了ONOS上的一个路由应用。而且该应用控制边缘路由器和中心路由器的缺省路由和基于策略的路由，使用分段路由规则进行转发。网络操作者可以向控制器传达自己的策略需求，ONOS及其应用管理网络中的标签就可以在IP/MPLS网络上实现这些策略控制

 

所以ONOS的分段路由演示了服务提供商怎样在MPLS数据平面上构建简单的控制层，所以它兼具SR MPLS数据平面的简单性和SDN控制平面的灵活性。

 

7.总结

 

         我们的目标是为服务提供商和其它核心网络提供一个开源的SDN网络操作系统。ONOS旨在提供：

 ■运营商级别的特征，包括灵活度强、可靠性高、吞吐量和延迟时间等性能好；

 ■北向抽象层/APIs降低创建新服务的难度，为网络带来网页式敏捷性；

 ■南向抽象层支持设备/协议插件，所以ONOS可以控制OpenFlow白牌机和传统设备。

 

这样一来，基于白牌机向SDN迁移就变得更加容易。

 

我们的合作伙伴提出了一系列的用例来指导我们的工作，这其中包括顶尖的服务提供商和设备商。

 

      ONOS于11月份推出了一个网络操作系统平台，然而我们离实现ONOS产品化还有很长一段路程。我们需要开发更多的用例，继续提高性能，加强核心特征，做更多测试和部署去打造真实的产品支撑点。ONOS开源化是一项里程碑式的进展，让更大的群体加入我们一起推动这个平台成长，向着提供运营商级、开源SDN操作系统的共同的目标迈进。

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