软件定义网络（SDN）产生的主要原因剖析
一、传统网络架构的局限性
1、配置复杂且僵化
- 在传统网络中，网络设备（如路由器、交换机等）的配置是基于命令行界面（CLI）的，对于大规模网络而言，配置任务极为繁重且容易出错，在一个拥有数百台网络设备的企业网络中，要实现新的网络策略，如访问控制策略的调整或者网络流量的优化，网络管理员需要逐一对每台设备进行手动配置，这不仅耗费大量的时间，而且由于人工操作的不可避免的失误，可能会导致网络故障。
- 传统网络的配置是设备级别的，缺乏整体的网络视图，每个设备都独立运行自己的操作系统和配置，难以实现网络范围内的统一策略部署，要在整个企业网络中实现统一的服务质量（QoS）策略，由于不同设备厂商的设备在QoS配置语法和功能实现上存在差异，管理员需要针对不同设备进行不同的配置，这大大增加了配置的复杂性。
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2、网络创新的阻碍
- 传统网络设备的硬件和软件紧密耦合，网络设备制造商将硬件和软件集成在一起，网络功能的更新往往依赖于硬件的升级，这就导致了新的网络技术和功能难以快速部署，当一种新的网络安全算法或者流量优化算法出现时，由于现有的网络设备硬件可能不支持新软件的运行，企业不得不购买新的网络设备来实现这些功能，这增加了成本，也延缓了网络创新的速度。
- 网络设备的封闭性也限制了创新，设备制造商通常对其设备的操作系统和内部运行机制保密，第三方开发者难以在这些设备上开发新的网络应用，这使得网络应用的开发局限于设备制造商自身，缺乏外部创新力量的参与。
二、应对网络流量增长和变化的需求
1、流量增长的挑战
- 随着互联网的普及和云计算、大数据、物联网等新兴技术的发展，网络流量呈现出爆炸式增长，在数据中心内部，服务器之间的数据交互量不断增加，传统网络架构下的网络设备在处理如此大规模的流量时，面临着性能瓶颈，交换机的转发能力、路由器的路由表容量等在面对海量流量时可能会出现过载现象，导致网络拥塞和性能下降。
- 流量的增长不仅体现在数量上，还体现在流量的多样性上，视频流量、实时交互流量（如在线游戏、视频会议等）等对网络的带宽、延迟和抖动等性能指标有着不同的要求，传统网络难以根据不同类型流量的需求进行灵活的资源分配。
2、流量动态性的管理需求
- 网络流量的动态变化性也给传统网络带来了挑战，在企业网络中，不同时间段的流量模式差异很大，在工作时间，企业内部的办公应用流量较大，而在下班后，可能娱乐流量（如员工观看在线视频）会占据主导，传统网络缺乏动态调整网络资源分配的能力，无法根据流量的实时变化进行优化。
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- 突发流量也是一个常见的问题，当企业发布新产品时，可能会有大量的外部用户同时访问企业网站，这种突发流量可能会使传统网络瘫痪，而传统网络在应对突发流量时，由于缺乏灵活的流量调度机制，往往只能被动地承受。
三、云计算和数据中心发展的推动
1、云计算的网络需求
- 在云计算环境中，租户对网络资源有灵活的需求，不同的租户可能需要不同的网络拓扑结构、带宽分配和安全策略，传统网络架构难以满足这种多租户的需求，在一个公有云环境中，多个企业租户共享数据中心的网络资源，每个租户都希望能够定制自己的网络，如设置独立的虚拟局域网（VLAN）、自定义访问控制列表等，传统网络很难为每个租户提供这种高度定制化的网络服务。
- 云计算的弹性扩展特性也对网络提出了要求，当租户的业务量增加或减少时，其所需的网络资源也应该相应地增加或减少，传统网络在实现这种弹性网络资源分配方面存在困难，因为它缺乏集中的控制和灵活的资源调配机制。
2、数据中心网络优化
- 数据中心内部网络的复杂性不断增加，随着服务器数量的增多，数据中心内部的网络拓扑结构变得更加复杂，传统的网络架构在数据中心网络中的布线、设备管理和流量优化等方面面临诸多挑战，传统的三层网络架构在数据中心的大规模服务器集群中，可能会导致网络延迟增加、布线复杂等问题。
- 软件定义网络可以通过集中控制和灵活的流量调度，对数据中心网络进行优化，它可以根据服务器之间的实际流量需求，动态调整网络连接和带宽分配，提高数据中心网络的效率和性能。
四、降低网络运营成本的要求
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1、设备管理成本
- 传统网络中，由于网络设备的分散配置和管理，需要大量的网络管理员进行设备的维护和故障排除，每个管理员需要熟悉多种设备的操作和配置，这增加了人力成本，当网络设备出现故障时，由于缺乏集中的监控和管理手段，故障诊断和修复的时间较长，进一步增加了运营成本。
- 软件定义网络通过集中的控制器，可以实现对整个网络设备的统一管理，管理员可以在一个控制平台上对所有设备进行配置、监控和故障排除，减少了对专业网络管理员数量的需求，从而降低了设备管理成本。
2、能源消耗成本
- 传统网络设备由于缺乏有效的流量调度和设备休眠机制，在低流量时期仍然处于高能耗运行状态，在企业网络的夜间，当大部分员工下班，网络流量较小时，网络设备仍然按照正常工作时的功率运行，这造成了能源的浪费。
- 软件定义网络可以根据网络流量情况，动态地调整网络设备的运行状态，如将部分空闲设备设置为低功耗模式或者关闭不必要的端口，从而降低能源消耗成本。
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