Tìm hiểu về SDN (Software Defined Networking)

Trong ngành CNTT, công nghệ SDN có vai trò quan trọng và được sử dụng rất phổ biến. Những ưu điểm mà SDN mang lại giúp cho quản trị viên có thể triển khai và quản lý các dự án hiệu quả hơn. Vậy cụ thể SDN là gì? SDN hoạt động như thế nào? Hãy cùng chúng tôi đi tìm kiếm câu trả lời trong bài viết dưới đây.

SDN là gì?

SDN la gi

SDN – Software-defined networking là phần mềm điều khiển mạng có khả năng trừu tượng hóa các lớp khác nhau giúp cải thiện tốc độ mạng. Nhờ vào khả năng kiểm soát mạng mà những nhu cầu sử dụng mạng trong việc kinh doanh sẽ được đáp ứng một cách linh hoạt hơn.

Trong SDN, với bảng điều khiển, người quản lý hệ thống mạng có thể biết được lưu lượng truy cập mà không cần thực thi bất kỳ công tắc riêng nào trong mạng. Bộ điều khiển SDN tập trung chỉ định bộ chuyển mạch cung cấp các dịch vụ mạng ở mọi lúc mọi nơi.

Bảng định tuyến được cấu hình hỗ trợ các thiết bị mạng riêng lẻ xác định lưu lượng một cách chính xác. Do đó, SDN được xem là yếu tố quan trọng và có nhiều ảnh hưởng đến các thay đổi trong mạng.

Kiến trúc SDN

Kien truc SDN

SDN có cấu trúc điển hình bao gồm ba lớp đó là lớp ứng dụng, lớp điều khiển và lớp cơ sở hạ tầng. Trong đó, các lớp này sẽ giao tiếp với nhau bằng cách sử dụng API.

Application (Lớp ứng dụng)

Lớp đầu tiên này là nơi mà những tính năng hoặc ứng dụng của hệ thống mạng tồn tại. Các doanh nghiệp sẽ sử dụng những tính năng đến từ lớp này. Nếu các thiết bị chuyên dụng đã trở nên quá quen thuộc với hệ thống mạng truyền thống thì SDN lại dùng đến các ứng dụng quản lý date plane thông qua thiết bị điều khiển.

Control Layer (Lớp điều khiển)

Lớp điều khiển có thể xem là phần mềm điều khiển trong SDN. Nếu ví SDN là một cơ thể thì lớp điều khiển là phần não. Lớp này sẽ được bố trí ở một máy chủ. Khi hoạt động, vai trò của lớp này là quản lý lưu lượng và những chính sách mạng.

Infrastructure (Lớp cơ sở hạ tầng)

Lớp cơ sở hạ tầng được triển khai bằng cách sử dụng các thiết bị chuyển mạch vật lý trong mạng cho phép chuyển tiếp lưu lượng mạng đến đích nhanh chóng.

API

Cả ba lớp trên giao tiếp với nhau bằng cách sử dụng API hướng bắc và hướng nam tương ứng. Trong đó, các ứng dụng giao tiếp với bộ điều khiển dựa trên giao diện hướng bắc. Còn bộ chuyển mạch giao tiếp với bộ điều khiển dựa trên giao diện hướng nam.

SDN hoạt động như thế nào?

Trong SDN có đa dạng loại công nghệ khác nhau. Trước kia, SDN là một loại công nghệ chỉ được sử dụng để phân tách network control plane khỏi dữ liệu máy bay. Trong đó, Control Plane là máy bay điều khiển có thể quyết định các các gói sẽ được truyền qua mạng. Còn dữ liệu máy bay có nhiệm vụ di chuyển các gói đến các vị trí khác nhau.

SDN hoạt động bằng cách chuyển một gói tin đến một bộ chuyển mạch mạng và các quy tắc được tích hợp trong phần lõi sẽ cho biết vị trí mà gói tin đó cần đến. Bộ điều khiển tập trung gửi các quy tắc xử lý gói này đến bộ chuyển mạch.

Bộ chuyển mạch hay còn gọi là dữ liệu máy bay có khả năng truy vấn bộ điều khiển để được hướng dẫn khi cần thiết. Đồng thời, những lưu lượng nó đã xử lý có những thông tin gì sẽ được gửi về hết cho bộ điều khiển.

SDN có cơ chế hoạt động adaptive hay dynamic, khi một bộ chuyển mạch yêu cầu Route Request tới bộ điều khiển nhưng không có Route cụ thể thì chúng sẽ được phân tách với Adaptive Routing. Với những thuật toán cấu trúc liên kết mạng và bộ định tuyến, các yêu cầu Route Request sẽ được quá trình này đưa ra.

SDN có một lớp mạng ảo riêng cho phép tóm tắt mạng và phân đoạn lưu lượng mạng cung cấp cho các nhà cung cấp dịch vụ và nhà khai thác một môi trường đám mây công cộng hoặc riêng tư với các chính sách cụ thể dành cho người dùng.

Ưu điểm của SDN là gì?

Một số lợi ích phổ biến của SDN bao gồm:

Đơn giản hóa các thay đổi chính sách

SDN cho phép quản trị viên thay đổi các quy tắc trong bộ chuyển mạch khi cần thiết như ưu tiên, loại bỏ hoặc chặn các gói tin. Ngoài ra, khả năng này còn được sử dụng phổ biến trong môi trường đám mây công cộng hỗ trợ quản lý tải lưu lượng một cách linh hoạt giúp tiết kiệm chi phí thấp và nhận thêm nhiều quyền kiểm soát trên các luồng lưu lượng mạng.

Quản lý mạng và hiển thị

SDN hỗ trợ quản lý mạng và hiển thị end-to-end cho phép quản trị viên xử lý một bộ điều khiển tập trung. Điều này giúp phân phối các chính sách đến thiết bị chuyển mạch đã được kết nối diễn ra nhanh hơn.

Khả năng này của SDN giúp bộ điều khiển thực hiện việc kiểm soát lưu lượng truy cập và thực hiện các chính sách bảo mật một cách đơn giản nhất. Chẳng hạn như nếu bộ điều khiển phát hiện một lưu lượng truy cập đáng ngờ thì nó sẽ định tuyến lại hoặc bỏ các gói đó.

Ảo hóa phần cứng và Opex

SDN có khả năng ảo hóa phần cứng và dịch vụ được xử lý bằng phần cứng chuyên dụng giúp làm tăng không gian chứa và tiết kiệm chi phí hoạt động.

Đổi mạng

SD-WAN viết tắt của Software-defined wide area network dựa trên khả năng ảo hóa Overlay của SDN để tóm tắt các liên kết nối của một tổ chức thông qua WAN. Quá trình này sẽ tạo ra một mạng ảo được sử dụng cho bất kỳ các kết nối nào mà bộ điều khiển cho phép để gửi lưu lượng.

Nhược điểm của SDN là gì?

Những doanh nghiệp sử dụng SDN gồm rất nhiều công ty lớn làm việc trong lĩnh vực mạng, viễn thông ví dụ như Facebook và Google. Các đối tượng này đều góp phần phát triển SDN. Tuy nhiên, SDN vẫn có một số nhược điểm như sau:

Bảo mật

Tính năng bảo mật của SDN có cả ưu lẫn khuyết điểm. Bởi vì nếu như bộ điều khiển SDN tập trung bị lỗi thì kẻ tấn công sẽ có cơ hội xâm nhập và hệ thống mạng.

Định nghĩa không rõ ràng

Hầu như SDN không có định nghĩa cụ thể. Chính vì điều này nên việc tiếp cận rất đa dạng từ mô hình tập trung vào phần cứng và phần ảo đến các thiết kế mạng siêu hội tụ. Ngoài ra, các nhà cung cấp còn lựa chọn việc triển khai một số phương pháp không cần bộ điều khiển.

Nhầm lẫn

SDN sở hữu những công nghệ riêng biệt, tuy nhiên có một vài sáng kiến mạng đôi khi bị hiểu lầm là SDN. Chẳng hạn như kết nối mạng white box, phân tách mạng, tự động hóa và khả năng lập trình.

Áp dụng chậm và chi phí

Năm 2011, công nghệ SDN được triển khai cùng với giao thức OpenFlow khiến cho việc áp dụng diễn ra bị chậm. Đặc biệt là các doanh nghiệp nhỏ lẻ có ít tài nguyên thì chi phí triển khai SDN cũng gây khó khăn lớn.

Các trường hợp sử dụng SDN

Công nghệ SDN được ứng dụng phổ biến bao gồm:

DevOps là một phương pháp tiếp cận dựa trên SDN để tự động hóa các bản cập nhật và triển khai ứng dụng.
Campus Network là các mạng con dấu khó để quản lý và thống nhất mạng Wifi/Ethernet. Do đó, bộ điều khiển SDN được sử dụng để cung cấp khả năng quản lý tập trung và tự động hóa cho Campus Network.
Service provider networks – Các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng SDN để đơn giản hóa và tự động cung cấp mạng hỗ trợ quản lý, kiểm soát dịch vụ hay end-to-end.
Data center security – Bảo mật trung tâm dữ liệu sử dụng SDN hỗ trợ bảo vệ tập trung và đơn giản hóa quản trị tường lửa. Một số doanh nghiệp phụ thuộc vào tường lửa truyền thống để bảo vệ trung tâm dữ liệu. Tuy nhiên, một số công ty tự triển khai hệ thống tường lửa phân tán bằng cách bổ sung tường lửa để bảo vệ máy ảo.

Tác động của SDN

SDN có ảnh hưởng lớn đến việc quản lý cơ sở hạ tầng CNTT và dịch vụ tài chính. Chẳng hạn như hỗ trợ thay đổi thiết kế, xác định vai trò, lập trình điều khiển và sử dụng các giao thức mở như OpenFlow.

Các doanh nghiệp sử dụng SDN để truy cập vào các thiết bị chuyển mạch và bộ định tuyến mạng, thay vì sử dụng phần lõi độc quyền trong định cấu hình, quản lý, bảo mật và tối ưu hóa tài nguyên mạng.

Một số công ty viễn thông như Verizon sử dụng SDN giúp đơn giản hóa kiến trúc cạnh tranh và hiệu quả hoạt động được cải thiện tốt hơn.
SDN cung cấp sức mạnh cho thị trường tài chính bằng cách kết nối số lượng lớn người dùng mà vẫn đảm bảo độ trễ thấp và cơ sở hạ tầng mạng an toàn.

Dịch vụ tài chính được xây dựng dựa trên SDN cho phép tất cả người tham gia có thể quản lý và phân phối linh hoạt trên các ứng dụng giao dịch tài chính.

SDN và SD-WAN

Điểm chung của SDN và SD-WAN

SD-WAN là công nghệ phân phối lưu lượng mạng dựa trên WAN bằng cách sử dụng SDN để tự động hóa định tuyến lưu lượng đến và đi từ nhiều vị trí khác nhau.
Cả hai đều thực hiện phân tách máy bay điều khiển và dữ liệu máy bay.
Hỗ trợ triển khai các chức năng mạng ảo bổ sung.

Điểm khác biệt giữa SDN và SD-WAN

SDN tập trung vào các hoạt động nội bộ trong mạng cục bộ còn SD-WAN tập trung vào kết nối các vị trí địa lý khác nhau.
SDN dành cho người dùng còn SD-WAN dành cho nhà cung cấp.
SDN được kích hoạt bằng NFV trong hệ thống khép kín. SD-WAN cung cấp định tuyến ứng dụng chạy ảo.
SDN dựa trên MPLS còn SD-WAN dựa trên hệ thống định tuyến ứng dụng Internet cá nhân.
SDN và SD-WAN hỗ trợ các mục tiêu kinh doanh khác nhau. Trong khi SDN dành cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ thì SD-WAN dành cho các công ty lớn.

Tổng kết về SDN

SDN là một phần mềm điều khiển mạng giúp cải thiện tốc độ mạng hiệu quả. Những ưu điểm của SDN giúp cho loại công nghệ này trở nên linh hoạt và được lựa chọn sử dụng phổ biến trong doanh nghiệp.

Nếu còn có câu hỏi nào liên quan đến SDN, hãy để lại ở bên bình luận bên dưới, BKHOST sẽ trả lời bạn trong thời gian sớm nhất.

P/s: Bạn cũng có thể truy cập vào Blog của BKHOST để đọc thêm các bài viết chia sẻ kiến thức về lập trình, quản trị mạng, website, domain, hosting, vps, server, email,… Chúc bạn thành công.