软件定义网络（Software Defined Network，SDN）是由美国斯坦福大学提出的一种新型网络架构，是当前网络领域最热门和最具发展前途的技术之一。SDN的核心特点是数据平面和控制平面的分离，以及网络的可编程性，实现了网络流量的灵活控制和管理。本文将为您详细介绍SDN的基本概念和工作原理。
数据平面与控制平面分离
网络层可以逻辑上分解为两个互相作用的部分：数据平面和控制平面。数据平面决定数据包如何在路由器间转发，而控制平面则控制数据包从源到目的地的路径选择及网络组件的配置管理。
传统网络设备将这两个功能集成在一起，但SDN将其分离开来。控制平面的功能被集中到远程控制器中，而数据平面仅负责简单的分组转发功能。这种分离允许通过升级控制器软件来更新网络设备功能，而无需更改硬件设备。
SDN的数据平面
SDN的数据平面由提供通用转发服务的分组交换机组成，支持多种复杂的转发规则。SDN使用“匹配加动作”范式进行转发服务，允许对多个协议栈首部字段进行匹配和操作。OpenFlow作为SDN的先行者，已经成为广泛认可的标准，支持多种网络层和链路层功能。
例如，一个OpenFlow交换机可以通过设置匹配规则实现负载均衡。如下图所示，OpenFlow控制器通过向交换机下发流表，实现对不同IP地址流量的不同处理，从而实现网络流量的灵活控制。
SDN的控制平面
SDN的控制平面包括SDN控制器和SDN网络控制应用程序。控制器掌握全局网络信息，负责数据平面的控制，网络控制应用程序则通过控制器实现对网络的高级控制和管理。SDN控制器通过南向接口与数据平面通信，北向接口与网络控制应用程序交互。
控制器通过OpenFlow协议与交换机通信，允许查询和设置交换机的配置参数，增加、删除或修改流表项，并读取各种统计数据。控制器通过北向接口为网络控制应用程序提供服务，实现网络的可编程性。
例如，一个路由选择应用程序可以通过控制器维护的网络状态信息，计算出最优路径并下发到交换机，完成路由配置。
SDN的三个主要特征
- 控制平面与数据平面的分离：控制平面负责网络拓扑收集、路由计算、流表生成及下发，网络设备仅负责流量转发和执行策略。
- 网络开放可编程：SDN提供了一套开放的通用接口，用户可以在控制器之上编程实现对网络的配置、控制和管理。
- 逻辑上的集中控制：控制器统一管理网络状态信息，实现网络级别的优化和快速故障定位，提高运营效率。
SDN的这些特征使得网络管理变得更加简单、动态和灵活，为网络及应用的创新提供了良好的平台。通过本文的介绍，相信您已经对SDN有了一个基础的了解，希望这能帮助您更好地理解和应用这项技术。
以上就是关于SDN的基础介绍，简洁明了，希望能帮助到初学者理解这项重要的技术。欢迎在评论区分享您的看法和问题，我们会尽力解答。
图文来源：《计算机网络教程》第六版微课版
