軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1所示，軟件定義網(wǎng)絡(luò)分為數(shù)據(jù)層、控制層、應(yīng)用層三層。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，由網(wǎng)絡(luò)底層的物理轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備組成；控制層由網(wǎng)絡(luò)控制器實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)將設(shè)備的分布狀態(tài)抽象成全網(wǎng)視圖，以便眾多應(yīng)用能夠通過全網(wǎng)信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一配置；應(yīng)用層提供具體的業(yè)務(wù)服務(wù)。
數(shù)據(jù)層與控制層之間的接口稱為南向接口，南向接口確保轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備完成狀態(tài)上報(bào)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)；應(yīng)用層與控制層的接口是北向接口，北向接口確保應(yīng)用層業(yè)務(wù)掌握全網(wǎng)信息，并通過軟件編程方式調(diào)用所需網(wǎng)絡(luò)資源，方便網(wǎng)絡(luò)配置和應(yīng)用部署等業(yè)務(wù)的快速推進(jìn)。
控制層內(nèi)部的接口稱為東西向接口，用于各控制器間的消息交互。網(wǎng)絡(luò)控制器作為軟件定義網(wǎng)絡(luò)的核心組成，負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與上層應(yīng)用之間提供橋梁作用，為應(yīng)用層提供編程接口使得上層應(yīng)用能夠操作底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；同時(shí)屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，開放數(shù)據(jù)層的可編程能力。
圖1 軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
目前主流開源網(wǎng)絡(luò)控制器包括：
（1）ON.Lab發(fā)布的開源SDN網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)ONOS，主要面向服務(wù)提供商和企業(yè)骨干網(wǎng)。如圖2所示，整個(gè)ONOS架構(gòu)分為三個(gè)核心層：北向接口抽象層、分布式核心層、南向接口抽象層。北向接口抽象層將網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用與控制、管理和配置服務(wù)的發(fā)展解耦；分布式核心層提供高可擴(kuò)展性、高可用性及高性能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商級(jí)SDN控制平面特征；南向接口抽象層通過插件式的南向接口協(xié)議控制不同設(shè)備。
圖2 ONOS架構(gòu)
（2）由IBM、Cisco、Microsoft、NEC、Juniper等共同合作啟動(dòng)的OpenDaylight（ODL）項(xiàng)目。OpenDaylight總體架構(gòu)如圖3所示，南向接口協(xié)議通過插件的形式實(shí)現(xiàn)多種協(xié)議支持；SAL服務(wù)抽象層為模塊和應(yīng)用提供一致性服務(wù)，將來(lái)自上層的功能模塊的調(diào)用轉(zhuǎn)換為適合底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的協(xié)議格式；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能提供基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；ODL編程接口對(duì)上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的REST接口。
圖3 OpenDaylight總體架構(gòu)
其他網(wǎng)絡(luò)控制器還有Ryu、Floodlight、NOX等。
國(guó)內(nèi)商用網(wǎng)絡(luò)控制器主要有：
（1）華為首款全景SDN統(tǒng)一控制器Agile Controller 3.0（AC3.0），面向廣域網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)園區(qū)及物聯(lián)網(wǎng)四大商業(yè)場(chǎng)景，AC3.0提供全網(wǎng)資源按需獲取、自動(dòng)部署和智能調(diào)優(yōu)的能力，可以將運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)端到端地協(xié)同起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶網(wǎng)絡(luò)、帶寬需求的敏捷按需響應(yīng)，有效提升云服務(wù)的資源調(diào)度效率，為客戶提升整網(wǎng)效能的同時(shí)保障最佳客戶體驗(yàn)。
（2）中興通訊采用MICT-OS作為云網(wǎng)融合的Elastic Net的智能管控大腦和對(duì)外能力開放的中心，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一編排、自動(dòng)運(yùn)維和開放運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，MICT-OS構(gòu)建統(tǒng)一業(yè)務(wù)與資源編排管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)一體化開發(fā)和統(tǒng)一發(fā)布、全網(wǎng)資源統(tǒng)一分配、彈性擴(kuò)展，采用先進(jìn)的微服務(wù)架構(gòu)，不同的功能模塊以微服務(wù)組件方式無(wú)縫集成。
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)控制器）主要針對(duì)數(shù)據(jù)中心需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般采用分布式集群系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)管控，存在管控流量大、控制流表數(shù)量大等問題，難以滿足彈性通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可感知、容量可伸縮、屬性可變化、能力可調(diào)整、萬(wàn)物可互聯(lián)的管控需求，因此需要設(shè)計(jì)、研究彈性通信網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。
