网络革新之SDN详解

利用赛灵思技术，设计团队现在能在芯片上构建线路卡，并根据其特定网络服务和应用定制硬件。

在通信架构受消费者对更高带宽、更好更可靠更安全服务需求推动而快速发展演进之际，赛灵思积极创新，推出了一项改变游戏规则的技术和设计方法，致力于帮助客户快速为有线和无线网络以及数据中心推出和升级下一代线路卡。这种新技术就是其软件定义规范环境SDNet。结合使用赛灵思All Programmable FPGA和SoC，SDNet能让通信设计团队运用赛灵思所谓的“软”定义网络(“Softly”Defined Network)这一革命性创新方法来实现下一代软定义网络架构线路卡的设计和升级。

从固定网络到SDN

赛灵思通信IP和服务副总裁Nick Possley指出，过去20年来，通信架构主要包含固定的控制层和数据层，而且无法随着网络要求的发展进行扩展。如果电信运营商想扩展网络功能、提高整体带宽，这种僵硬化的架构就迫使其不得不频繁更换设备。线路卡是系统的核心器件，基本采用高度专业化的ASIC、ASSP和存储器IC组合。FPGA则用于加速和桥接线路卡芯片间的通信。

随着需求的加快，电信运营商和通信系统企业为满足有关需求开始探索更好的解决方案。过去几年来，这些企业开始转而采用软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）技术。这种架构将控制层和数据层相分离，并为控制层添加了更多软件虚拟化功能，这样电信运营商就能快速部署新应用，而且网络设备也比在传统网络中更易于升级换代，从而有助于延长使用寿命（进而提高盈利能力）并简化网络管理（见图1）。

不过Possley指出，即便是最近新推出的SDN和NFV架构也仍然相当死板，因为数据层不具可编程性，设计通常采用现成的ASSP。居网络核心地位的线路卡采用现成的分立包处理器和连接至光学器件的流量管理器ASSP，与协处理器和外部存储器一起使用。这种线路卡还采用FPGA来加速所有这些芯片间的通信。

许多不同芯片制造商为SDN和NFV架构打造的最新版ASSP确实符合SDN规范。但由于供应商推出向所有网络系统公司推出通用的ASSP，因此这些芯片在产品差异化或功能扩展方面缺乏竞争力。这样一来，网络系统厂商被迫降低价格来赢得电信运营商的青睐。

表面上，我们认为电信运营商会喜欢这种设备价格走低的趋势。但实际上，即便是基于ASSP的SDN架构中，固定的数据层设计也仍然非常僵硬，电信运营商如果发现ASSP固定的硬件功能无法满足不断变化的应用、协议升级和新特性需求，就只能进行昂贵的现场线路卡更换。线路卡更换需要关闭网络，同时还要求技术人员拆下老旧线路卡并安上新卡。此外，ASSP厂商还倾向于在设计中内置过多功能，试图让单个器件满足众多不同市场需求。这样，这些ASSP线路卡就会耗费更多电力，导致设备发烫，因此电信运营商必须采取额外措施来给设备降温。冷却成本当然也会增加运营支出，从而进一步影响电信运营商的最终盈利能力。

更好的解决方案：软定义网络

采用SDNet和赛灵思革命性创新型软定义网络方法，通信系统公司能够开发出集成低功耗All Programmable线路卡，其功能绝不仅限于软定义控制层和SDN架构所需要的网络智能。这种新技术还能帮助厂商用具有内容智能功能的软件定义数据层硬件实现系统差异化。这意味着设计团队能够根据他们系统对网络服务和应用的确切需求来定制硬件（见图2）。

网络架构师（这些人通常没有硬件设计背景）习惯用英语描述来表达具体协议要求，如Internet 的请求注解(RFC)或ISO标准文档。

然后，他们要依靠精通目标器件底层架构的专业工程师来手动将这些协议要求转换为低层特定实现描述（通常要采用高度专业化的微代码）。这些硬件工程师要么指定通用处理器或专用网络处理器如何执行包处理，要么在定制ASIC中设计有关功能。

随后网络设计团队必须验证硬件能否实现架构师的最初设计意图，或者说能否至少满足线路卡应使用的最新协议版本要求。如果线路卡无法满足有关要求，那就必须重复设计过程直至能正确运行为止。由于所需规范和微代码之间的关系不够直观，这一过程变得更加复杂，同时底层架构性能存在局限性，功能因面向不同服务公司也存在差异。