解读SDN核心技术：OpenFlow深入分析

3 OpenFlow对产业链的影响

如上节所述，OpenFlow隐隐约约有将网络设备市场PC化的可能，但目前尚缺一个类似于类似于微软的基于OpenFlow的网络设备操作系统提供商。理论上，运营商会喜欢网络控制接口，技术流的运营商也乐于DIY自己的网络，比如数据中心的拥有者Google、Facebook的服务器已经采用大量定制化的廉价服务器搭建自己的计算服务设备，对于网络，他们也已经开始通过ONF启动了DIY之旅。

DIY之后，网络设备价值链的核心分化，网络交换芯片，尤其是FlowTable处理器将是一个核心价值所在，控制器(也就是前述的网络操作系统)软件系统也是价值核心，有了这两个组件，大量廉价网络设备硬件将涌现在市场之上，这使得硬件市场利润摊薄。但是这种开放性将使得网络创新速度加快，尤其是当这个领域有幸诞生新的固执摩尔定律的Intel和开源Linux操作系统。

通信领域的产业周期中，创新的功能走的是一条运营商提出需求 ->设备供应商分析需求->标准组织标准化->设备供应商实现->运营商测试并采用的超长路径，周期以数年计算，而互联网业务提供商往往集运营商和供应商于一身，创新功能的采用从需求发现->设计->开发->上线在一个商业实体中完成，并且功能开发过程中可以不断获得用户的反馈而改进设计，这是所谓的Web业务开发的”永远是Beta版本”的概念，应用到网络设计中，运营商可以自行设计网络拓扑算法，并且可以根据网络性能统计进行迭代调整。由此可见此种OpenFlow的远景可能结果是将网络创新从供应商巨头垄断转变为运营商主导创新。

4 OpenFlow面临的技术难点

Openflow的推广除了面临上一章所述的产业博弈的问题外，目前还面临着一些技术的难点。其中之一就是路由器/交换机中广为使用的快速查找TCAM 存储器成本的问题。在传统设备中，需要采用TCAM的表包括FIB、MAC、MPLS Lable和ACL表，每个表的匹配字段长度不一，分开设计，并且设计了最大容量，以期达到最小的开销。而在Openflow设备中，不再区分匹配长度短的FIB、MAC、MPLS Lable表以及较长的ACL表，一律采用最大长度的FlowTable记录代替，对于OpenFlow1.0而言，Flow table的匹配字段长度长达252比特，而一般IPV4 RIB TCAM匹配字段长度只有60-80个比特，开销增加了3倍以上，而对于路由器的线卡而言，TCAM成本占了约20-30%，功耗也占了很大一部分。因此如何减少FlowTable尺寸将是OpenFlow体系面临的一个极大问题，此外，TCAM体系下FlowTable记录的动态插入算法将更为复杂。

OpenFlow1.1设计了多级流表来减少Flowtable的开销，将流表进行特征提取，分解成多个步骤，形成流水线处理形式，从而降低总的流表记录条数，比如原始流表共有10000条，分解成先匹配VLAN+MAC，再匹配IP和传输层头部的两个独立流表，每个流表的数量可能均小于1000条，使得流表总数小于2000条。但流水线式架构使得匹配时延增加，而且流量的生成、维护算法复杂度提高，至今也未见到针对真实网络的效果评估报告。

OpenFlow的关键是通过OpenFlow将网络转发的原子操作抽象出来，并以流表来驱动流程，我们所论述的一切好处是建立在OpenFlow FlowTable能够很好地将Primitive和WorkFlow抽象，支持设计新的协议在大部分情况下的确可以通过只修改Controller的逻辑来实现这一假定上。在OpenFlow最初应用的Switch领域，OpenFlow已经有杀鸡用牛刀的嫌疑了。但是路由网络，尤其是包含有大量用户控制逻辑的边界路由器，如BRAS、无线网络的GGSN/PDSN/xGW等设备，OpenFlow需要扩展将用户控制逻辑抽象为原子操作和流程，那可能已经不适合叫FlowTable，叫AccessControlTable更合适，转发操作本身的匹配规则、转发操作中也需要增加对现存的各种接入协议和表征接入会话的协议字段的支持，比如PPPoE、GTP-U、PDP激活操作的匹配和转发封装支持。

5 结论

从需求面上讲，控制转发分离、集中控制的确可以为运营商带来好处，对设备上自身的设备软件架构也有借鉴作用，但是”Open”出来的驱动力不足，面临产业的博弈，诸多市场后进者可能会借OpenFlow博上位，但是市场既得利益者必定会持反对态度。有人会提出，我的设备本身就是控制、转发分离的架构了，我将控制功能出来就行了，没错，Cisco们看起来就是这么干的。

从具体细分市场而言，数据中心中OpenFlow处理复杂流量模型、集中管控有优势，而且随着多租户数据中心业务的广泛开展，OpenFlow所支持的网络虚拟化多租户架构、甚至可以将Controller和虚拟机管理系统进行水平交互从而实现网络和计算存储的联合调度，其带来的好处对Datacenter运营商是有一定的吸引力的。而边缘路由器的应用则是补齐网络虚拟化这个大的拼图的一部分，并且边缘路由器，尤其是无线网络的边缘路由器，需求输入仍然较多，控制转发分离架构对于加快产品创新周期、较少市场响应周期有一定的积极意义，但是其主要功能超出目前OpenFlow的范畴，需要进一步的研究。