सॉफ्टवेयर-डिफाइंड नेटवर्किंग

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सॉफ़्टवेयर-डिफाइंड नेटवर्किंग (SDN) प्रौद्योगिकी नेटवर्किंग प्रबंधन के लिए एक दृष्टिकोण है जो पारंपरिक नेटवर्किंग प्रबंधन की तुलना में क्लाउड अभिकलन के समान तरीके से नेटवर्किंग प्रदर्शन और अनुवीक्षण में सुधार करने के लिए गतिशील, कार्यक्रमात्मक रूप से कुशल नेटवर्किंग विन्यास को सक्षम बनाता है।[1] एसडीएन का उद्देश्य पारंपरिक नेटवर्किंग की स्थिर वास्तुकला को संबोधित करना है और इसे परिसंचरण प्रक्रिया (नियंत्रण प्लेन) से नेटवर्किंग वेष्टक (डेटा प्लेन) की अग्रेषण प्रक्रिया को अलग करके एक नेटवर्किंग घटक में नेटवर्किंग सूचना को केंद्रीकृत करने के लिए नियोजित किया जा सकता है।[2] नियंत्रण प्लेन में एक या अधिक नियंत्रक होते हैं, जिन्हें एसडीएन नेटवर्किंग का मस्तिष्क माना जाता है, जहां संपूर्ण जानकारी सम्मिलित होती है। हालाँकि, केंद्रीकरण में सुरक्षा,[1]मापनीयता और प्रत्यास्थता से संबंधित कुछ कमियाँ हैं।[1][3]

2011 में, ओपनफ्लो के उद्भव के बाद से एसडीएन सामान्यतः ओपनफ्लो नवाचार (नेटवर्किंग स्विच में नेटवर्किंग वेष्टक के पथ को निर्धारित करने के उद्देश्य से नेटवर्किंग प्लेन तत्वों के साथ दूरस्थ संचार के लिए) से जुड़ा था। हालांकि, 2012 के बाद से, स्वामित्व प्रणाली ने भी इस शब्द का उपयोग किया है।[4][5] इनमें सिस्को प्रणाली का विवृत नेटवर्किंग परिवेश और निकिरा का नेटवर्किंग वर्चुअलाइजेशन प्लेटफ़ॉर्म सम्मिलित हैं।

एसडी-डब्ल्यूएएन वाइड एरिया नेटवर्क (WAN) पर समान प्रौद्योगिकी अनुप्रयुक्त करता है।[6]


इतिहास

एसडीएन सिद्धांतों के इतिहास का पता सबसे पहले सार्वजनिक स्विचित दूरभाष नेटवर्किंग में उपयोग किए गए नियंत्रण और डेटा प्लेन के पृथक्करण से लगाया जा सकता है। इसने डेटा नेटवर्किंग में वास्तुकला का उपयोग करने से वर्षों पहले प्रावधान और प्रबंधन को सरल बनाने का एक तरीका प्रदान किया था।

इंटरनेट अभियांत्रिकी कार्यदल (IETF) ने 2004 में अग्रेषण और नियंत्रण तत्व पृथक्करण (ForCES) नामक प्रस्तावित अंतरापृष्ठ मानक में नियंत्रण और अग्रेषण कार्यों को अलग करने के विभिन्न तरीकों पर विचार करना प्रारंभ किया।[7]फॉरसीईएस कार्य दलों ने एक सहयोगी सॉफ़्टराउटर वास्तुकला का भी प्रस्ताव रखा।[8] आईईटीएफ के अतिरिक्त प्रारंभिक मानकों में डेटा से नियंत्रण को अलग करने के लिए आईपी सेवा नवाचार के रूप में लिनक्स नेटलिंक और एक पथ संगणना तत्व (PCE)-आधारित वास्तुकला सम्मिलित है।[9] [10]

ये प्रारंभिक प्रयास लोकप्रियता प्राप्त करने में विफल रहे। एक कारण यह है कि इंटरनेट समुदाय में कई लोग नियंत्रण को डेटा से अलग करना जोखिम भरा मानते हैं, विशेष रूप से नियंत्रण स्तर में विफलता की संभावना को देखते हुए। दूसरा कारण यह है कि विक्रेता चिंतित थे कि नियंत्रण और डेटा प्लेनों के मध्य मानक एप्लिकेशन प्रोग्रामिंग अंतरापृष्ठ (API) बनाने से प्रतिस्पर्धा बढ़ जाएगी।

विभक्त नियंत्रण/डेटा प्लेन वास्तुकला में मुक्त-स्रोत सॉफ़्टवेयर का उपयोग स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के अभिकलित्र-विज्ञान विभाग में ईथेन परियोजना में अपने मूल खोज़ता है। इथेन के सरल स्विच प्रारुप के कारण ओपनफ्लो का निर्माण हुआ,[11] और ओपनफ्लो के लिए एक एपीआई पहली बार 2008 में बनाया गया था।[12] उसी वर्ष, नेटवर्किंग के लिए एक संचालन प्रणाली एनओएक्स बनाया गया।[13]

2007 में स्वतंत्र शोधकर्ताओं द्वारा कई एकस्व आवेदन दायर किए गए थे, जिसमें एसडीएन के लिए व्यावहारिक अनुप्रयोगों का वर्णन किया गया था,[14] नेटवर्किंग के लिए संचालन प्रणाली,[15] मल्टी-कोर सीपीयू के रूप में नेटवर्किंग आधारभूत संरचना गणना इकाइयाँ[16] और कार्यक्षमता के आधार पर वास्तविक-नेटवर्किंग विभाजन के लिए एक विधि है।[17] ये एप्लिकेशन 2009 में सार्वजनिक हो गए और तब से इन्हें छोड़ दिया गया है।

एसडीएन अनुसंधान में वीएसडीएनई मुल,[18]एस्टीनेट [19] और मिनीनेट जैसे एमुलेटर सम्मिलित थे।[20]

स्टैनफोर्ड में ओपनफ्लो पर कार्य जारी रहा, जिसमें एकल परिसर नेटवर्किंग में नवाचार के उपयोग का मूल्यांकन करने के लिए टेस्टबेड का निर्माण, साथ ही कई परिसरों को जोड़ने के लिए डब्ल्यूएएन को पृष्ठास्थि के रूप में सम्मिलित किया गया।[21] शैक्षणिक समायोजन में, एनईसी और हेवलेट पैकर्ड के ओपनफ्लो स्विचों पर आधारित कई शोध और उत्पादन नेटवर्किंग थे, साथ ही 2009 में क्वांटा अभिकलित्र व्हाइटबॉक्स पर आधारित नेटवर्किंग भी थे।[22]

शिक्षा जगत से परे, एनटीटी और गूगल के साथ सह-विकसित ओनिक्स से ओवीएस को नियंत्रित करने के लिए 2010 में निकिरा द्वारा पहला प्रविस्तारण किया गया था। 2012 में गूगल की बी4 एक उल्लेखनीय प्रविस्तारण था।[23][24] बाद में, गूगल ने डेटाकेंद्रों में पहली ओपनफ्लो/ओनिक्स प्रविस्तारण की घोषणा की।[25] चीनी मोबाइल में एक और बड़ी प्रविस्तारण उपस्थित है।[26]

एसडीएन और ओपनफ्लो को बढ़ावा देने के लिए 2011 में विवृत नेटवर्किंग संस्थान की स्थापना की गई थी।

2014 इंटरऑप और तकनीकी शोध दिवस पर, सॉफ्टवेयर-डिफाइंड नेटवर्किंग को अवाया द्वारा सबसे छोटे पथ ब्रिजिंग (आईईईई 802.1एक्यू) और ओपनस्टैक का उपयोग करके एक स्वचालित परिसर के रूप में प्रदर्शित किया गया था, डेटा केंद्र से अंतिम उपकरण तक स्वचालन का विस्तार किया गया था और सेवा वितरण से मैन्युअल प्रावधान को हटा दिया गया था।[27][28]



अवधारणा

एसडीएन वास्तुकला नेटवर्किंग नियंत्रण और अग्रेषण कार्यों को अलग करता है, जिससे नेटवर्किंग नियंत्रण सीधे प्रोग्राम करने योग्य हो जाता है और अंतर्निहित बुनियादी ढांचे को अनुप्रयोगों और नेटवर्किंग सेवाओं से अलग किया जा सकता है।[29]

ओपनफ्लो नवाचार का उपयोग एसडीएन प्रौद्योगिकियों में किया जा सकता है। एसडीएन वास्तुकला है:

  • सीधे प्रोग्राम करने योग्य: नेटवर्किंग नियंत्रण सीधे प्रोग्राम करने योग्य है क्योंकि यह अग्रेषण कार्यों से भिन्न है।
  • तीव्र: अग्रेषण से नियंत्रण हटाकर प्रशासकों को बदलती आवश्यकताओं को पूर्ण करने के लिए नेटवर्किंग-व्यापी यातायात प्रवाह (अभिकलित्र नेटवर्किंग) को गतिशील रूप से समायोजित करने की सुविधा मिलती है।
  • केंद्रीय रूप से प्रबंधित: नेटवर्किंग सूचना सॉफ्टवेयर-आधारित एसडीएन नियंत्रकों में (तार्किक रूप से) केंद्रीकृत है जो नेटवर्किंग का वैश्विक दृश्य बनाए रखता है, जो अनुप्रयोगों और नीति इंजनों को एकल, तार्किक स्विच के रूप में दिखाई देता है।
  • कार्यक्रमात्मक रूप से कॉन्फ़िगर किया गया: एसडीएन नेटवर्किंग प्रबंधकों को गतिशील, स्वचालित एसडीएन प्रोग्रामों के माध्यम से नेटवर्किंग संसाधनों को बहुत तीव्रता से कॉन्फ़िगर, प्रबंधित, सुरक्षित और अनुकूलित करने देता है, जिसे वे स्वयं लिख सकते हैं क्योंकि प्रोग्राम स्वामित्व सॉफ़्टवेयर पर निर्भर नहीं होते हैं।[30]
  • विवृत मानक-आधारित और विक्रेता-तटस्थ: जब विवृत मानकों के माध्यम से कार्यान्वित किया जाता है, तो एसडीएन नेटवर्किंग प्रारुप और संचालन को सरल बनाता है क्योंकि निर्देश एकाधिक, विक्रेता-विशिष्ट उपकरणों और नवाचार के बजाय एसडीएन नियंत्रकों द्वारा प्रदान किए जाते हैं।

नवीन नेटवर्किंग वास्तुकला

मोबाइल उपकरणों और सामग्री का विस्फोटन, परिवेषक वर्चुअलाइजेशन और क्लाउड सेवाओं का आगमन नेटवर्किंग उद्योग को पारंपरिक नेटवर्किंग वास्तुकला की फिर से जांच करने के लिए प्रेरित कर रहे हैं।[31] कई पारंपरिक नेटवर्किंग पदानुक्रमित हैं, जो एक ट्री संरचना में व्यवस्थित ईथरनेट स्विच के स्तरों के साथ निर्मित होते हैं। यह प्रारुप तब समझ में आया जब ग्राहक-परिवेषक अभिकलन प्रमुख थी, परन्तु ऐसी स्थिर वास्तुकला आज के उद्यम डेटा केंद्रों, परिसरों और वाहक वातावरण की गतिशील अभिकलन और भंडारण आवश्यकताओं के लिए अनुपयुक्त है।[32] नए नेटवर्किंग प्रतिमान की आवश्यकता को पूर्ण करने वाले कुछ प्रमुख अभिकलन प्रवृतियों में सम्मिलित हैं:

यातायात प्रतिरूप परिवर्ती
उद्यम डेटा केंद्र के भीतर, यातायात प्रतिरूप में काफी बदलाव आया है। ग्राहक-परिवेषक अनुप्रयोगों के विपरीत जहां अधिकांश संचार एक ग्राहक और एक परिवेषक के मध्य होता है, आज के एप्लिकेशन विभिन्न डेटाबेस और परिवेषक तक पहुंचते हैं, जिससे उत्कृष्ट उत्तर-दक्षिण यातायात प्रतिरूप में अंतिम उपयोगकर्ता उपकरण पर डेटा वापस करने से पहले "पूर्व-पश्चिम" यंत्र-से-यंत्र यातायात की उत्तेजना उत्पन्न होती है। साथ ही, उपयोगकर्ता नेटवर्किंग यातायात प्रतिरूप बदल रहे हैं क्योंकि वे किसी भी प्रकार के उपकरण (अपने स्वयं के उपकरण सहित) से निगमित सामग्री और एप्लिकेशन तक अधिगमन के लिए प्रेरित करते हैं, कहीं से भी, किसी भी समय संयोजित करते हैं। अंत में, कई उद्यम डेटा केंद्र प्रबंधक एक उपयोगिता अभिकलन मॉडल पर विचार कर रहे हैं, जिसमें एक निजी क्लाउड, सार्वजनिक क्लाउड या दोनों का कुछ मिश्रण सम्मिलित हो सकते है, जिसके परिणामस्वरूप विस्तृत क्षेत्र नेटवर्किंग पर अतिरिक्त यातायात हो सकता है।
आईटी का उपभोक्ताकरण
उपयोगकर्ता निगमित नेटवर्किंग तक पहुंचने के लिए स्मार्टफोन, टैबलेट और नोटबुक जैसे मोबाइल व्यक्तिगत उपकरणों का तीव्रता से उपयोग कर रहे हैं। निगमित डेटा और बौद्धिक संपदा की सुरक्षा और अनुपालन जनादेश को पूर्ण करते हुए आईटी पर इन व्यक्तिगत उपकरणों को सुव्यवस्थित तरीके से समायोजित करने का दबाव है।
क्लाउड सेवाओं का उदय
उद्यमों ने सार्वजनिक और निजी दोनों क्लाउड सेवाओं को उत्साहपूर्वक अपनाया है, जिसके परिणामस्वरूप इन सेवाओं में अभूतपूर्व वृद्धि हुई है। कई उद्यम व्यवसाय मांग पर और विवेकपूर्वक अनुप्रयोगों, बुनियादी ढांचे और अन्य आईटी संसाधनों तक पहुंचने की स्फूर्ति चाहते हैं। क्लाउड सेवाओं के लिए आईटी योजना को व्यावसायिक पुनर्गठन, समेकन और विलय के साथ-साथ बढ़ी हुई सुरक्षा, अनुपालन और अंकेक्षण आवश्यकताओं के परिवेश में निष्पादित किया जाना चाहिए जो धारणाओं को तीव्रता से बदल सकते हैं। स्वयं-सेवा प्रावधान प्रदान करने के लिए, चाहे वह निजी या सार्वजनिक क्लाउड में हो, आदर्श रूप से एक सामान्य दृष्टिकोण से और उपकरणों के एक सामान्य सूट के साथ, अभिकलन, भंडारण और नेटवर्किंग संसाधनों के प्रत्यास्थ सोपानन की आवश्यकता होती है।
बड़े डेटा का अर्थ अधिक बैंड विस्तार
आज के "बड़े डेटा" या मेगा डेटासेट को नियंत्रित करने के लिए हजारों परिवेषकों पर बड़े पैमाने पर समानांतर प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है, जिनमें से सभी को एक-दूसरे से सीधे संयोजन की आवश्यकता होती है। मेगा डेटासेट के बढ़ने से डेटा केंद्र में अतिरिक्त नेटवर्किंग क्षमता की निरंतर मांग बढ़ रही है। हाइपरस्केल डेटा केंद्र नेटवर्किंग के संचालकों को नेटवर्किंग को पहले से अकल्पनीय आकार तक बढ़ाने, किसी भी संयोजकता को बिना टूटे बनाए रखने के चुनौतीपूर्ण कार्य का सामना करना पड़ता है।[33]
बड़े डेटाकेंद्रों पर ऊर्जा का उपयोग
जैसे ही इंटरनेट गुणों, क्लाउड अभिकलन और साएस का उदय हुआ, बड़े डेटाकेंद्रों की आवश्यकता ने उन सुविधाओं की ऊर्जा खपत को बढ़ा दिया है। कई शोधकर्ताओं ने ऊर्जा बचाने के लिए नेटवर्किंग डेटा प्लेन को गतिशील रूप से समायोजित करने के लिए उपस्थिता परिसंचरण प्रौद्योगिकियों को अनुप्रयुक्त करके एसडीएन की ऊर्जा दक्षता में सुधार किया है।[34] इसके अतिरिक्त नियंत्रण प्लेन ऊर्जा दक्षता में सुधार करने की प्रौद्योगिकियों पर भी शोध किया जा रहा है।[35]


वास्तुकला घटक

सॉफ़्टवेयर-डिफाइंड नेटवर्किंग वास्तुकला का एक उच्च-स्तरीय अवलोकन।

निम्नलिखित सूची वास्तुशिल्प घटकों को डिफाइंड और व्याख्या करती है:[36]

एसडीएन एप्लीकेशन
एसडीएन एप्लिकेशन ऐसे प्रोग्राम हैं जो उत्तरोन्मुख अंतरापृष्ठ (NBI) के माध्यम से एसडीएन नियंत्रक को अपनी नेटवर्किंग आवश्यकताओं और वांछित नेटवर्किंग व्यवहार को स्पष्ट रूप से, सीधे और कार्यक्रमात्मक रूप से संचारित करते हैं। इसके अतिरिक्त, वे अपने आंतरिक निर्णय लेने के उद्देश्यों के लिए नेटवर्किंग के एक अमूर्त दृश्य का उपभोग कर सकते हैं। एक एसडीएन एप्लिकेशन में एक एसडीएन एप्लिकेशन तर्क और एक या अधिक एनबीआई ड्राइवर होते हैं। एसडीएन एप्लिकेशन स्वयं अमूर्त नेटवर्किंग नियंत्रण की एक और परत को उजागर कर सकते हैं, इस प्रकार संबंधित एनबीआई घटकों के माध्यम से एक या अधिक उच्च-स्तरीय एनबीआई की प्रस्तुति करते हैं।
एसडीएन नियंत्रक
एसडीएन नियंत्रक एक तार्किक रूप से केंद्रीकृत इकाई है जो (i) एसडीएन एप्लिकेशन परत से एसडीएन डेटापथ तक आवश्यकताओं का अनुवाद करती है और (ii) एसडीएन एप्लिकेशन को नेटवर्किंग का एक सार दृश्य प्रदान करती है (जिसमें डेटा और घटनाएं सम्मिलित हो सकती हैं)। एक एसडीएन नियंत्रक में एक या अधिक एनबीआई घटक, एसडीएन नियंत्रण तर्क और नियंत्रण से डेटा-प्लेन अंतरापृष्ठ (CDPI) ड्राइवर सम्मिलित होते हैं। तार्किक रूप से केंद्रीकृत इकाई के रूप में परिभाषा न तो कई नियंत्रकों के संघ, नियंत्रकों के पदानुक्रमित संयोजन, नियंत्रकों के मध्य संचार अंतरापृष्ठ, न ही वर्चुअलाइजेशन या नेटवर्किंग संसाधनों के स्लाइसिंग जैसे कार्यान्वयन विवरणों को निर्धारित करती है और न ही रोकती है।
एसडीएन डेटापथ
एसडीएन डेटापथ एक तार्किक नेटवर्किंग उपकरण है जो अपने विज्ञापित अग्रेषण और डेटा संसाधन क्षमताओं पर दृश्यता और निर्विवाद नियंत्रण को उजागर करता है। तार्किक प्रतिनिधित्व में सभी या भौतिक अवस्तर संसाधनों का एक उपसमूह सम्मिलित हो सकता है। एक एसडीएन डेटापथ में एक सीडीपीआई घटक और एक या अधिक यातायात अग्रेषण इंजन और शून्य या अधिक यातायात संसाधन प्रकार्य का एक समूह सम्मिलित होता है। इन इंजनों और कार्यों में डेटापथ के बाहरी अंतरापृष्ठ या आंतरिक यातायात प्रसंस्करण या समाप्ति कार्यों के मध्य सरल अग्रेषण सम्मिलित हो सकता है। एक या अधिक एसडीएन डेटापथ एकल (भौतिक) नेटवर्किंग तत्व में समाहित हो सकते हैं - संचार संसाधनों का एक एकीकृत भौतिक संयोजन, जिसे एक इकाई के रूप में प्रबंधित किया जाता है। एक एसडीएन डेटापथ को कई भौतिक नेटवर्किंग तत्वों में भी डिफाइंड किया जा सकता है। यह तार्किक परिभाषा न तो कार्यान्वयन विवरणों को निर्धारित करती है और न ही रोकती है जैसे तार्किक से भौतिक प्रतिचित्रण, सहभाजी भौतिक संसाधनों का प्रबंधन, एसडीएन डेटापथ का वर्चुअलाइजेशन या स्लाइसिंग, गैर-एसडीएन नेटवर्किंग के साथ अंतरसंचालनीयता, न ही डेटा संसाधन कार्यक्षमता, जिसमें ओएसआई परत 4-7 फलन सम्मिलित हो सकता है।
एसडीएन नियंत्रण से डेटा-प्लेन अंतरापृष्ठ (CPDI)
एसडीएन सीडीपीआई एक एसडीएन नियंत्रक और एक एसडीएन डेटापथ के मध्य डिफाइंड अंतरापृष्ठ है, जो कम-से-कम (i) सभी अग्रेषण कार्यों का प्रोग्रामेटिक नियंत्रण, (ii) विज्ञापन क्षमताओं, (iii) सांख्यिकी रिपोर्टिंग, और (iv) घटना अधिसूचना प्रदान करता है। एसडीएन का एक मान इस आशा में निहित है कि सीडीपीआई को विवृत, विक्रेता-तटस्थ और अंतर-संचालित तरीके से अनुप्रयुक्त किया जाता है।
एसडीएन उत्तरोन्मुख अंतरापृष्ठ (NBI)
एसडीएन एनबीआई एसडीएन अनुप्रयोगों और एसडीएन नियंत्रकों के मध्य अंतरापृष्ठ हैं और सामान्यतः अमूर्त नेटवर्किंग दृश्य प्रदान करते हैं और नेटवर्किंग व्यवहार और आवश्यकताओं की प्रत्यक्ष अभिव्यक्ति को सक्षम करते हैं। यह अमूर्तता के किसी भी स्तर (अक्षांश) और कार्यक्षमता के विभिन्न समूहों (देशांतर) पर हो सकता है। एसडीएन का एक मान इस अपेक्षा में निहित है कि ये अंतरापृष्ठ विवृत, विक्रेता-तटस्थ और अंतर-संचालित तरीके से कार्यान्वित किए जाते हैं।

एसडीएन नियंत्रण प्लेन

केंद्रीकृत - श्रेणीबद्ध - वितरित

एसडीएन नियंत्रण प्लेन का कार्यान्वयन एक केंद्रीकृत, श्रेणीबद्ध या विकेंद्रीकृत प्रारुप का पालन कर सकता है। प्रारंभिक एसडीएन नियंत्रण प्लेन प्रस्ताव एक केंद्रीकृत समाधान पर केंद्रित थे, जहां एक एकल नियंत्रण इकाई के पास नेटवर्किंग का वैश्विक दृष्टिकोण होता है। हालांकि यह नियंत्रण तर्क के कार्यान्वयन को सरल बनाता है, परन्तु जैसे-जैसे नेटवर्किंग का आकार और गतिशीलता बढ़ती है, इसमें मापनीयता सीमाएं होती हैं। इन सीमाओं को दूर करने के लिए, साहित्य में कई दृष्टिकोण प्रस्तावित किए गए हैं जो दो श्रेणियों, पदानुक्रमित और पूर्णतया से वितरित दृष्टिकोण में आते हैं। श्रेणीबद्ध समाधानों में,[37][38] वितरित नियंत्रक एक विभाजित नेटवर्किंग दृश्य पर कार्य करते हैं, जबकि नेटवर्किंग-व्यापी ज्ञान की आवश्यकता वाले निर्णय तार्किक रूप से केंद्रीकृत मूल नियंत्रक द्वारा लिए जाते हैं। वितरित दृष्टिकोण में,[39][40] नियंत्रक अपने स्थानीय दृश्य पर कार्य करते हैं या वे अपने ज्ञान को बढ़ाने के लिए तुल्यकालन संदेशों का आदान-प्रदान कर सकते हैं। अनुकूली एसडीएन अनुप्रयोगों का समर्थन करने के लिए वितरित समाधान अधिक उपयुक्त हैं।

नियंत्रक स्थापन

वितरित एसडीएन नियंत्रण प्लेन को रूपांकित करते समय एक प्रमुख विवाद नियंत्रण इकाइयों की संख्या और स्थापन पर निर्णय लेना है। विशेषकर बड़े नेटवर्किंग के संदर्भ में, ऐसा करते समय विचार करने योग्य एक महत्वपूर्ण मापदण्ड नियंत्रकों और नेटवर्किंग उपकरणों के मध्य प्रसार विलंब है।[41]जिन अन्य उद्देश्यों पर विचार किया गया है उनमें नियंत्रण पथ विश्वसनीयता,[42] दोष सहिष्णुता,[43] और एप्लिकेशन आवश्यकताएँ सम्मिलित है।[44]


एसडीएन डेटा प्लेन

एसडीएन में, डेटा प्लेन नियंत्रण प्लेन द्वारा निर्दिष्ट नियमों के एक समूह का उपयोग करके डेटा ले जाने वाले वेष्टक को संसाधित करने के लिए उत्तरदायी है। डेटा प्लेन को भौतिक हार्डवेयर स्विच या ओपन वीस्विच जैसे सॉफ़्टवेयर कार्यान्वयन में कार्यान्वित किया जा सकता है। हार्डवेयर स्विच की मेमोरी क्षमता संग्रहीत किए जा सकने वाले नियमों की संख्या को सीमित कर सकती है, जबकि सॉफ़्टवेयर कार्यान्वयन की क्षमता अधिक हो सकती है।[45]

एसडीएन डेटा प्लेन और घटकों के स्थान का उपयोग एसडीएन कार्यान्वयन को वर्गीकृत करने के लिए किया जा सकता है:

  • हार्डवेयर स्विच-आधारित एसडीएन: यह दृष्टिकोण एक भौतिक उपकरण के भीतर डेटा प्लेन संसाधन को कार्यान्वित करता है। ओपनफ्लो स्विच वेष्टक अनुक्रमों (प्रवाह) को रूट करने के लिए टीसीएएम तालिकाओं का उपयोग कर सकते हैं। ये स्विच इसके कार्यान्वयन के लिए एएसआईसी का उपयोग कर सकते हैं।
  • सॉफ्टवेयर स्विच-आधारित एसडीएन: कुछ भौतिक स्विच उपकरण पर सॉफ्टवेयर का उपयोग करके एसडीएन समर्थन अनुप्रयुक्त कर सकते हैं, जैसे ओपन वीस्विच, प्रवाह तालिकाओं को जनपूर्ण करने और नियंत्रक के साथ संचार करते समय एसडीएन घटक के रूप में कार्य करने के लिए है। हाइपरवाइज़र इसी तरह अपने आभासी यंत्रों का समर्थन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले आभासी स्विच में एसडीएन नवाचार का समर्थन करने के लिए सॉफ़्टवेयर कार्यान्वयन का उपयोग कर सकते हैं।
  • होस्ट-आधारित एसडीएन: नेटवर्किंग आधारभूत संरचना में डेटा प्लेन और एसडीएन घटक को अभिनियोजित करने के बजाय, होस्ट-आधारित एसडीएन संचार अंतिमबिंदुओं के संचालन प्रणाली के भीतर एसडीएन घटक को नियोजित करते हैं।[46] ऐसे कार्यान्वयन एप्लिकेशन, उपयोगकर्ता और नेटवर्किंग प्रवाह से जुड़ी गतिविधिओं के विषय में अतिरिक्त संदर्भ प्रदान कर सकते हैं।[47] स्विच-आधारित एसडीएन की समान यातायात अभियांत्रिकी क्षमताओं को प्राप्त करने के लिए, होस्ट-आधारित एसडीएन को सावधानीपूर्वक रूपांकित किए गए वीएलएएन और विस्तरित ट्री समनुदेशन के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है।[48]
  • प्रवाह तालिका प्रविष्टियाँ सक्रिय, प्रतिक्रियाशील या संकरित तरीके से भरी जा सकती हैं।[49][50] सक्रिय प्रणाली में, नियंत्रक इस स्विच के लिए सभी संभावित यातायात मिलानों के लिए प्रवाह तालिका प्रविष्टियाँ पहले से भर देता है। इस प्रणाली की तुलना आज की विशिष्ट परिसंचरण तालिका प्रविष्टियों से की जा सकती है, जहां सभी स्थिर प्रविष्टियाँ समय से पहले स्थापित की जाती हैं। इसके बाद, नियंत्रक को कोई अनुरोध नहीं भेजा जाएगा क्योंकि आने वाले सभी प्रवाहों को एक मिलान प्रविष्टि मिलेगी। सक्रिय प्रणाली में एक बड़ा लाभ यह है कि सभी वेष्टक प्रणाली दर (टीसीएएम में सभी प्रवाह तालिका प्रविष्टियों पर विचार करते हुए) में अग्रेषित किए जाते हैं और कोई देरी नहीं जोड़ी जाती है। प्रतिक्रियाशील प्रणाली में, प्रविष्टियाँ मांग पर भरी जाती हैं। यदि कोई वेष्टक प्रवाह तालिका में संबंधित मिलान नियम के बिना आता है, तो एसडीएन घटक प्रतिक्रियाशील मोड के आगे निर्देश के लिए नियंत्रक को एक अनुरोध भेजता है। नियंत्रक एसडीएन घटक अनुरोधों की जांच करता है और निर्देश प्रदान करता है, यदि आवश्यक हो तो संबंधित वेष्टक के लिए प्रवाह तालिका में एक नियम स्थापित करता है। संकरित प्रणाली यातायात के एक भाग के लिए कम-विलंबता सक्रिय अग्रेषण प्रणाली का उपयोग करता है जबकि शेष यातायात के लिए प्रतिक्रियाशील प्रणाली प्रसंस्करण के नम्यता पर निर्भर करता है।

एप्लिकेशन

एसडीएमएन

सॉफ़्टवेयर-डिफाइंड मोबाइल नेटवर्किंग (SDMN)[51][52] मोबाइल नेटवर्किंग के प्रारुप के लिए एक दृष्टिकोण है जहां सभी नवाचार-विशिष्ट सुविधाओं को सॉफ्टवेयर में अनुप्रयुक्त किया जाता है, जिससे कोर नेटवर्किंग और रेडियो अधिगम नेटवर्किंग दोनों में सामान्य और पण्य हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर का अधिकतम उपयोग होता है।[53] इसे मोबाइल नेटवर्किंग विशिष्ट कार्यात्मकताओं को सम्मिलित करने के लिए एसडीएन प्रतिमान के विस्तार के रूप में प्रस्तावित किया गया है।[54] 3जीपीपी रिले.14 के बाद से, पीएफसीपी नवाचार के साथ मोबाइल कोर नेटवर्किंग वास्तुकला में एक नियंत्रण उपयोक्‍ता प्लेन विभाजन प्रस्तुत किया गया था।

एसडी-डब्ल्यूएएन

एसडी-डब्ल्यूएएन एक डब्ल्यूएएन है जिसे सॉफ़्टवेयर-डिफाइंड नेटवर्किंग के सिद्धांतों का उपयोग करके प्रबंधित किया जाता है।[55] एसडी-डब्ल्यूएएन का मुख्य चालक अधिक महंगी एमपीएलएस लाइनों के वैकल्पिक या आंशिक प्रतिस्थापन के रूप में अधिक किफायती और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पट्टायित लाइनों का उपयोग करके डब्ल्यूएएन लागत को कम करना है। नियंत्रण और प्रबंधन को हार्डवेयर से अलग से प्रशासित किया जाता है, जिसमें केंद्रीय नियंत्रक सरल विन्यास और प्रशासन की अनुमति देते हैं।[56]


एसडी-एलएएन

एसडी-एलएएन एक स्थानीय क्षेत्र नेटवर्किंग (LAN) है जो सॉफ्टवेयर-डिफाइंड नेटवर्किंग के सिद्धांतों के आसपास बनाया गया है, हालांकि सांस्थितिकी, नेटवर्किंग सुरक्षा, एप्लिकेशन दृश्यता और नियंत्रण, प्रबंधन और सेवा की गुणवत्ता में महत्वपूर्ण अंतर हैं।[57] तारयुक्‍त और तारविहीन एलएएन के लिए नीति संचालित वास्तुकला को सक्षम करने के लिए एसडी-एलएएन नियंत्रण प्रबंधन और डेटा प्लेन को अलग करता है। एसडी-एलएएन की विशेषता क्लाउड प्रबंधन प्रणाली का उपयोग और भौतिक नियंत्रक की उपस्थिति के बिना तारविहीन संयोजकता है।[58]


एसडीएन प्रतिमान का उपयोग कर सुरक्षा

नियंत्रक के नेटवर्किंग के केंद्रीय दृश्य और किसी भी समय डेटा प्लेन को पुन: प्रोग्राम करने की क्षमता के कारण एसडीएन वास्तुकला नेटवर्किंग-संबंधित सुरक्षा अनुप्रयोगों को सक्षम, सुविधाजनक या बढ़ा सकता है। जबकि एसडीएन वास्तुकला की सुरक्षा स्वयं एक अनिर्णीत प्रश्न बनी हुई है जिसका अनुसंधान समुदाय में पहले ही कुछ बार अध्ययन किया जा चुका है,[59][60][61][62] निम्नलिखित वाक्यखण्ड केवल एसडीएन का उपयोग करके संभव बनाए गए या पुनरीक्षित सुरक्षा अनुप्रयोगों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।

एसडीएन पर कई शोध कार्यों ने पहले ही अलग-अलग उद्देश्यों को ध्यान में रखते हुए एसडीएन नियंत्रक पर निर्मित सुरक्षा अनुप्रयोगों की जांच की है। वितरित सेवा से अस्वीकरण (DDoS) का पता लगाना और प्रशमन करना,[63][64] साथ ही बॉटनेट[65] और कृमि प्रसार,[66] ऐसे अनुप्रयोगों के कुछ ठोस उपयोग-स्थिति हैं: मूल रूप से, इस विचार में समय-समय पर मानकीकृत तरीके से नेटवर्किंग के अग्रेषित प्लेन से नेटवर्किंग डेटा एकत्र करना सम्मिलित है (उदाहरण के लिए ओपनफ्लो का उपयोग करना), और फिर किसी भी नेटवर्किंग विसंगतियों का पता लगाने के लिए उन आँकड़ों पर वर्गीकरण कलन विधि अनुप्रयुक्त करें। यदि कोई विसंगति पाई जाती है, तो एप्लिकेशन नियंत्रक को निर्देश देता है कि इसे कम करने के लिए डेटा प्लेन को कैसे पुन: प्रोग्राम किया जाए।

एक अन्य प्रकार का सुरक्षा एप्लिकेशन कुछ गतिशील लक्ष्य रक्षा (MTD) कलन विधि को अनुप्रयुक्त करके एसडीएन नियंत्रक का लाभ उठाता है। एमटीडी कलन विधि का उपयोग सामान्यतः उस प्रणाली या नेटवर्किंग के प्रमुख गुणों को समय-समय पर छुपाने या बदलने के द्वारा किसी दिए गए प्रणाली या नेटवर्किंग पर किसी भी आक्षेप को सामान्य से अधिक कठिन बनाने के लिए किया जाता है। पारंपरिक नेटवर्किंग में, एमटीडी कलन विधि को अनुप्रयुक्त करना कोई साधारण कार्य नहीं है क्योंकि एक केंद्रीय प्राधिकरण का निर्माण करना कठिन है जो यह निर्धारित कर सके - प्रणाली के प्रत्येक भाग को संरक्षित करने के लिए - कौन से प्रमुख गुण छिपे हुए हैं या बदले गए हैं। एसडीएन नेटवर्किंग में, नियंत्रक की केंद्रीयता के कारण ऐसे कार्य अधिक सरल हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, एक एप्लिकेशन समय-समय पर नेटवर्किंग के भीतर होस्ट को आभासी आईपी समनुदेशित कर सकता है और फिर आभासी आईपी/वास्तविक आईपी के प्रतिचित्रण नियंत्रक द्वारा की जाती है।[67] एक अन्य एप्लिकेशन किसी आक्रामक द्वारा किए गए पूर्व-परीक्षण चरण (जैसे क्रमवीक्षण) के पर्यन्त महत्वपूर्ण रव जोड़ने के लिए नेटवर्किंग में यादृच्छिक होस्ट पर कुछ जाली विवृत / संवृत / निस्यंदित किए गए पोर्ट का अनुकरण कर सकता है।[68]

एसडीएन सक्षम नेटवर्किंग में सुरक्षा के संबंध में अतिरिक्त मान क्रमशः फ़्लोविज़र[69] और फ़्लोचेकर[70] का उपयोग करके भी प्राप्त किया जा सकता है। पहला कई अलग-अलग तार्किक नेटवर्किंग साझा करने वाले एकल हार्डवेयर अग्रेषण प्लेन का उपयोग करने का प्रयास करता है। इस दृष्टिकोण के बाद समान हार्डवेयर संसाधनों का उपयोग उत्पादन और विकास उद्देश्यों के साथ-साथ अनुवीक्षण, ​​विन्यास और इंटरनेट यातायात को अलग करने के लिए किया जा सकता है, जहां प्रत्येक परिदृश्य की अपनी तार्किक सांस्थितिकी हो सकती है जिसे स्तरखंड कहा जाता है। इस दृष्टिकोण के संयोजन में फ़्लोचेकर[69]नए ओपनफ्लो नियमों के सत्यापन का अनुभव करता है जो उपयोगकर्ताओं द्वारा अपने स्वयं के स्तरखंडो का उपयोग करके नियोजित किए जाते हैं।

एसडीएन नियंत्रक अनुप्रयोग अधिकतर बड़े पैमाने के परिदृश्यों में नियोजित किए जाते हैं, जिसके लिए संभावित प्रोग्रामिंग त्रुटियों की व्यापक जांच की आवश्यकता होती है। ऐसा करने के लिए एनआईसीई नामक एक प्रणाली का वर्णन 2012 में किया गया था।[71] एक व्यापक सुरक्षा वास्तुकला का परिचय देने के लिए एसडीएन के लिए एक व्यापक और दीर्घकालिक दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। जब से इसे प्रस्तुत किया गया है, डिजाइनर एसडीएन को सुरक्षित करने के संभावित तरीकों पर विचार कर रहे हैं जो मापनीयता से समझौता नहीं करते हैं। एक वास्तुकला जिसे एसएन-एसईसीए (SDN+NFV) सुरक्षा वास्तुकला कहा जाता है।[72]


एसडीएन का उपयोग करके समूह डेटा वितरण

डेटाकेंद्र में चलने वाले वितरित एप्लिकेशन सामान्यतः तुल्यकालन, दोष प्रतिरोधक्षमता, लोड संतुलन और उपयोगकर्ताओं के समीप डेटा प्राप्त करने के उद्देश्य से डेटा को दोहराते हैं (जो उपयोगकर्ताओं के लिए विलंबता को कम करता है और उनके कथित साद्यांत को बढ़ाता है)। इसके अतिरिक्त, हडूप जैसे कई एप्लिकेशन, दोष सहिष्णुता बढ़ाने और डेटा पुनः प्राप्ति को सरल बनाने के लिए डेटाकेंद्रों के भीतर कई श्रेणियों में डेटा को दोहराते हैं। इन सभी कार्यों के लिए एक यंत्र या डेटाकेंद्र से कई यंत्रों या डेटाकेंद्रों तक डेटा वितरण की आवश्यकता होती है। एक यंत्र से कई यंत्रों तक विश्वसनीय रूप से डेटा पहुंचाने की प्रक्रिया को विश्वसनीय समूह डेटा वितरण (RGDD) कहा जाता है।

एसडीएन स्विच का उपयोग आरजीडीडी के लिए नियमों की स्थापना के माध्यम से किया जा सकता है जो कई बर्हिगामी पोर्ट पर अग्रेषित करने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, ओपनफ्लो संस्करण 1.1 से समूह तालिकाओं के लिए समर्थन प्रदान करता है[73] जो इसे संभव बनाता है। एसडीएन का उपयोग करते हुए, एक केंद्रीय नियंत्रक आरजीडीडी के लिए अग्रेषित ट्रीज को सावधानीपूर्वक और समझदारी से व्यवस्थापन कर सकता है। प्रदर्शन को उन्नत बनाने के लिए नेटवर्किंग संकुलन/लोड स्थिति पर ध्यान देते हुए ऐसे ट्री बनाए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, एमसीटीसीपी[74] डेटाकेंद्र के भीतर कई नोड्स तक वितरण की एक योजना है जो डीसीकास्ट और क्विककास्ट करते समय डेटाकेंद्र नेटवर्किंग के नियमित और संरचित सांस्थितिकी पर निर्भर करती है।[75] [76] निजी डब्ल्यूएएन पर डेटाकेंद्रों में तीव्र और कुशल डेटा और सामग्री प्रतिकृति के लिए दृष्टिकोण हैं।

एनएफवी से संबंध

एनएफवी नेटवर्किंग प्रकार्य वर्चुअलाइजेशन एक अवधारणा है जो एसडीएन का पूरक है। इस प्रकार, एनएफवी एसडीएन या एसडीएन अवधारणाओं पर निर्भर नहीं है। एनएफवी नम्य नेटवर्किंग प्रविस्तारण और गतिशील संचालन को सक्षम करने के लिए हार्डवेयर से सॉफ्टवेयर को अलग करता है। एनएफवी परिनियोजन सामान्यतः नेटवर्किंग सेवा सॉफ्टवेयर संस्करणों को चलाने के लिए पण्य परिवेषक का उपयोग करते हैं जो पहले हार्डवेयर-आधारित थे। एनएफवी वातावरण में चलने वाली ये सॉफ्टवेयर-आधारित सेवाएं आभासी नेटवर्किंग प्रकार्य (VNF) कहलाती हैं।[77] एसडीएन-एनएफवी संकरित प्रोग्राम उच्च दक्षता, प्रत्यास्थ और मापनीय क्षमताओं के लिए प्रदान किया गया था एनएफवी का उद्देश्य मानक आईटी वर्चुअलाइजेशन प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके सेवा नवाचार और प्रावधान में तीव्रता लाना है।[77][78] एसडीएन एसडीएन नियंत्रकों का उपयोग करके राउटर और स्विच जैसे सामान्य अग्रेषण उपकरणों को नियंत्रित करने की चपलता प्रदान करता है। दूसरी ओर, आभासी परिवेषक का उपयोग करके नेटवर्किंग अनुप्रयोगों के लिए एनएफवी तीव्रता प्रदान की जाती है। उपस्थित नेटवर्किंग और वाद्यस्थान प्रतिमानों का उपयोग करके एक स्टैंडअलोन इकाई के रूप में आभासी नेटवर्किंग प्रकार्य (VNF) को कार्यान्वित करना पूर्णतया से संभव है। हालाँकि, एनएफवी बुनियादी ढांचे को अनुप्रयुक्त करने और प्रबंधित करने के लिए एसडीएन अवधारणाओं का लाभ उठाने में अंतर्निहित लाभ हैं, विशेषकर जब वीएनएफ के प्रबंधन और वाद्यस्थानों को देखते हैं और यही कारण है कि मल्टीवेंडर प्लेटफार्मों को डिफाइंड किया जा रहा है जो ठोस पारिस्थितिकी तंत्र में एसडीएन और एनएफवी को सम्मिलित करते हैं।[79]


डीपीआई से संबंध

डीपीआई गहन वेष्टक निरीक्षण नेटवर्किंग को एप्लिकेशन-जागरूकता प्रदान करता है, जबकि एसडीएन एप्लिकेशन को नेटवर्किंग-जागरूकता प्रदान करता है।[80] हालांकि एसडीएन सामान्य नेटवर्किंग वास्तुकला को मौलिक रूप से परिवर्तित कर देगा, इसे उच्च अंतरसंचालनीयता प्रदान करने के लिए पारंपरिक नेटवर्किंग वास्तुकला के साथ कार्य करना चाहिए। नए एसडीएन आधारित नेटवर्किंग वास्तुकला को उन सभी क्षमताओं पर विचार करना चाहिए जो वर्तमान में डीपीआई, सुरक्षा उपकरणों जैसे मुख्य अग्रेषण उपकरण (राउटर और स्विच) के अतिरिक्त अलग-अलग उपकरण या सॉफ़्टवेयर में प्रदान की जाती हैं। [81]


एसडीएन का उपयोग करके अनुभव की गुणवत्ता (QoE) का अनुमान

मल्टीमीडिया यातायात प्रसारित करने के लिए एसडीएन आधारित मॉडल का उपयोग करते समय, क्यूओई अनुमान को ध्यान में रखना एक महत्वपूर्ण स्वरूप है। क्यूओई का अनुमान लगाने के लिए, पहले हमें यातायात को वर्गीकृत करने में सक्षम होना होगा और फिर, यह अनुशंसा की जाती है कि प्रणाली यातायात का विश्लेषण करके महत्वपूर्ण समस्याओं को स्वयं हल कर सके।[82][83]


यह भी देखें

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