انقلابی در مهندسی اینترنت-آشنایی با SDN و OpenFlow
آشنایی با SDN و OpenFlow
در پی گسترش روزافزون شبکه های رایانه ای، ارتباط سازمان ها و مشتریان مختلف با اینترنت و افزایش استفاده از تجهیزات رایانشی همراه مانند تلفن همراه و تبلت، محققان و متخصصان به فکر طراحی و ایجاد راهکارهای نوین برای بهینه سازی این ارتباطات افتادند؛ مدیریت تجهیزات سیار، الگوی جدید آدرس دهی و نامگذاری در اینترنت، مدیریت دسترسی کاربران، امن سازی ابرهای رایانشی و کاربردهای مختلف مجازی سازی را می توان از جمله مهم ترین ایده هایی دانست که امروزه در حال تکامل هستند.
همان طور که مشخص است هر ایده ای باید پیش از پیاده سازی عمومی، در آزمایش های مرتبط موفقیت لازم را کسب کند. برای بررسی ایده های فوق نیز، باید علاوه بر محیط آزمایشگاهی مناسب، ترافیک واقعی کاربر شبیه سازی شود تا نتیجه آزمایش این راهکارها به واقعیت نزدیک باشد و مقیاسی واقعگرایانه نسبت به استفاده عمومی به دست آید.
اما معمولا آماده سازی این چنین آزمایشگاهی نیازمند صرف هزینه های گزاف است که اتلاف وقت زیادی را نیز به دنبال خواهد داشت. چه بسیار ایده های درستی که به دلیل برخورد با چنین موانعی و نبود امکان آزمایش در شبکه ها و ترافیک واقعی کاربران، از بین رفته و به دست فراموشی سپرده می شود که این موضوع در نهایت سد راهی برای پیشرفت فناوری است.
احتمالا شما نیز با خواندن جملات قبل و عبور از کلمات «شبکه های واقعی» و « ترافیک واقعی کاربران» به این نتیجه رسیده باشید تنها محیط واقعی برای انجام این آزمایش ها و ارزیابی فناوری های آینده شبکه جهانی، «اینترنت» است. SDN یا Software Defined Networking راهکاری است که به وسیله ابزاری به نام OpenFlow امکان انجام آزمایش ها روی اینترنت را به نحوی فراهم می کند که در استفاده کاربران اینترنت اخلالی ایجاد نشود.
عصر شبکه های «باز»
شبکه های امروزی شامل کاربرانی است که با مسیریاب ها و راه گزین ها با یکدیگر ارتباط یافته اند. این تجهیزات به صورت دستگاه هایی عرضه می شود که سخت افزار، سیستم عامل و نرم افزار توسط تولید کننده به صورت یکپارچه در آنها تعبیه شده و تغییر در سیستم عامل تقریبا امکان پذیر نیست. از این رو منطق معماری این تجهیزات را «عمودی» می نامند.
اما تجهیزاتی که برای SDN و استفاده از OpenFlow تولید می شود، از منطق معماری «افقی» پیروی می کند. در این معماری، دیگر از دستگاه هایی یکپارچه خبری نیست و تولیدکننده امکان استفاده از سیستم عامل و نرم افزار دلخواه مشتری را روی سخت افزار تولید شده فراهم می کند تا بتوان به طور سفارشی از سخت افزار بهره جست. در واقع از دیدگاه شبکه می توان گفت، قابلیت مدیریت دلخواه چند Control Plane مختلف و استفاده از نرم افزارهای کاربردی مجزا روی این تجهیزات فراهم می شود.
با SDN و OpenFlow بیشتر آشنا شویم
SDN با به کارگیری مجازی سازی در ساختار شبکه و فراهم کردن امکان جداسازی و تمییز دادن عناصر مختلف تجهیزات شبکه ای (مسیریاب ها و راه گزین ها) از جمله Control Plane و Data Plane و به وجود آوردن دسترسی مستقیم به جداول مختلف ارسال بسته ها مانند CAM Table، مدیران شبکه ها را قادر می سازد بدون نیاز به دسترسی فیزیکی به تجهیزات، نسبت به مدیریت بهینه و متمرکز تمام آنها اقدام کنند. در واقع این راهکار به گونه ای امکان برنامه ریزی متمرکز ترافیک شبکه را به وجود می آورد.
تا به حال مراکز تحقیقاتی سازوکارهای مختلفی برای استفاده از راهکار SDN در شبکه ها به وجود آورده اند که کامل ترین نسخه آنها OpenFlow است که یک رابط استاندارد برای مدیریت متمرکز تجهیزات شبکه های رایانه ای در اختیار می گذارد. در واقع با استفاده از OpenFlow می توان مسیر عبور بست ها در شبکه روی چند تجهیز مختلف را به صورت نرم افزاری تعیین و سیاست های پیچیده مسیریابی و امنیتی را بسادگی پیاده سازی کرد.
هدف نهایی و نتیجه مطلوبی که به وسیله راهکار SDN در شبکه ها به دست خواهد آمد، به نظارت دقیق لحظه ای و بررسی صحت عملکرد بستر شبکه و همخوانی با سیاست های مدنظر و عیب یابی سریع تر و دقیق تر مشکلات در شبکه منجر خواهد شد.
جالب است بدانید یکی از روش هایی که این راهکار به منظور عیب یابی در شبکه ها از آن استفاده می کند، توسط یک محقق ایرانی به نام پیمان کاظمیان در دانشگاه استنفورد تکامل یافته است. این روش Static Checking نام دارد که با اختصاص مختصات سه بعدی به یک بسته هنگام ارسال و مقایسه آن با مختصات بسته برگشتی، در حالات مختلف بررسی می شود که توضیح بیشتر آن از حوصله این مطلب خارج است. از موارد استفاده این روش می توان به بررسی امکان برقراری دو دستگاه میزبان در شبکه و وجود مسیر مناسب بین آن دو، بررسی رفتار متناظر با headerهای مختلف یک بسته در طول شبکه، بررسی وجود گره (loop) در شبکه و از همه مهم تر بررسی تأثیر یک تنظیم خاص بر ترافیک شبکه اشاره کرد.
بازار رقابتی OpenFlow
شرکت های تولیدکننده تجهیزات شبکه نیز بیکار نمانده اند و از بدو معرفی این فناوری شروع به انجام تحقیقات لازم و تولید تجهیزات سازگار با OpenFlow کرده اند. تا به امروز اغلب شرکت های بزرگ مانند Pronto، HP و NEC تجهیزات خود را به بازار عرضه کرده اند و روزانه در حال بهینه سازی این فناوری روی تجهیزات خود هستند. گوگل نیز اکنون برای ارتباطات بین مراکز داده خود از راهکار SDN استفاده کرده و تجهیزات خاص خود را به صورت OpenFlow enabled تولید کرده است. شرکت Cisco نیز به عنوان غول تولید تجهیزات شبکه راهکار اختصاصی ONE یا Open Networking Environment ایجاد کرده است تا برخی از تجهیزات خود را به طور سازگار با OpenFlow به بازار عرضه کند.
نتیجه گیری
با توجه به مزایای این فناوری از جمله کاهش هزینه ها، تمرکز و یکپارچگی مدیریت تجهیزات، آسان سازی پیاده سازی فناوری های مختلف و آزمایش ایده های جدید، کاهش زمان عیب یابی و برطرف کردن خطا، روز به روز به تعداد مصرف کنندگان این راهکار افزوده می شود. با توجه به دانش بومی کشور، پیش بینی می شود در صورت برنامه ریزی مدون و سرمایه گذاری مفید، بتوان نسبت به رفع برخی نیازهای داخلی در بلند مدت، گام برداشت.
محمد مقدس
روزنامه جام جم ( www.jamejamonline.ir )
