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《软件定义网络期末考试试卷》
单选题（每题3分，共30分）
1、软件定义网络（SDN）的核心思想是将（ ）与（ ）解耦。
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A. 控制平面，数据平面
B. 应用平面，控制平面
C. 数据平面，物理平面
D. 应用平面，数据平面
答案：A，在SDN中，控制平面负责网络的控制和管理功能，数据平面负责数据的转发，将二者解耦是SDN的核心思想，这样可以使得网络的控制更加灵活，便于集中管理和实现新的网络功能。
2、以下哪个协议是SDN控制器与网络设备之间交互的南向接口协议？（ ）
A. OpenFlow
B. BGP
C. OSPF
D. TCP/IP
答案：A，OpenFlow是一种典型的南向接口协议，它定义了控制器如何控制网络设备（如交换机等）的数据转发行为，使得控制器能够对网络中的流进行灵活的管理和调度。
3、SDN控制器的主要功能不包括以下哪项？（ ）
A. 拓扑发现
B. 流量调度
C. 数据加密
D. 设备管理
答案：C，SDN控制器主要负责网络拓扑的发现，以便了解网络的连接情况；进行流量的调度，优化网络资源利用；以及对网络设备进行管理，而数据加密通常是由专门的加密机制或设备在其他层面完成的，不属于SDN控制器的主要功能。
4、在SDN网络中，数据平面的网络设备主要基于（ ）进行数据转发。
A. 路由表
B. 转发表
C. MAC地址表
D. 由控制器直接指定
答案：B，数据平面的设备根据控制器下发的转发表进行数据转发，与传统网络中单纯依靠路由表或MAC地址表有所不同，转发表是由控制器根据网络的整体状态和策略生成并下发到数据平面设备的。
5、以下关于SDN的优势说法错误的是（ ）
A. 网络管理复杂，难以集中控制
B. 能够快速部署新的网络应用
C. 提高网络资源利用率
D. 便于网络故障排查
答案：A，SDN的优势恰恰是能够简化网络管理，实现集中控制，而不是网络管理复杂难以集中控制，它可以快速部署新应用、提高资源利用率并且方便故障排查。
6、OpenDaylight是一款（ ）。
A. SDN控制器
B. 网络设备
C. 网络操作系统
D. 南向接口协议
答案：A，OpenDaylight是一个开源的SDN控制器项目，它提供了一系列的功能来实现对SDN网络的控制和管理。
7、在SDN网络中，应用平面通过（ ）与控制平面交互。
A. 北向接口
B. 南向接口
C. 东西向接口
D. 内部接口
答案：A，北向接口用于应用平面与控制平面的交互，使得应用能够向控制器请求网络服务或者获取网络状态信息等。
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8、对于SDN网络中的拓扑发现，控制器主要通过（ ）机制来获取网络拓扑信息。
A. 发送探测包
B. 接收设备主动上报
C. 结合A和B
D. 从网络配置文件中读取
答案：C，控制器既可以主动发送探测包来获取网络连接情况，也可以接收网络设备主动上报的拓扑相关信息，通过这两种机制相结合来准确获取网络拓扑信息。
9、当SDN网络中的流量需要进行负载均衡时，主要由（ ）来制定负载均衡策略。
A. 数据平面设备
B. 应用平面
C. 控制平面
D. 网络管理员手动操作
答案：C，控制平面根据网络的整体流量状况、设备资源等信息来制定负载均衡策略，然后将相关的转发表项下发到数据平面设备来实现流量的负载均衡。
10、以下哪种网络场景更适合采用SDN技术？（ ）
A. 小型家庭网络
B. 大型数据中心网络
C. 传统的电话交换网络
D. 简单的局域网
答案：B，大型数据中心网络有复杂的网络拓扑、大量的流量和频繁的网络需求变更，SDN技术的集中控制、灵活管理和资源优化能力能够更好地满足其需求，而小型家庭网络、传统电话交换网络和简单局域网相对来说对SDN的需求不那么强烈。
多选题（每题5分，共25分）
1、SDN的体系结构主要包括以下哪些平面？（ ）
A. 应用平面
B. 控制平面
C. 数据平面
D. 管理平面
答案：ABC，SDN的体系结构主要包括应用平面（用于各种网络应用的开发和部署）、控制平面（负责网络的控制和管理）和数据平面（进行数据的转发），虽然管理平面在网络管理中也很重要，但它不是SDN体系结构中的核心平面。
2、南向接口协议OpenFlow的主要特点包括（ ）
A. 支持多流表
B. 能够灵活定义流规则
C. 仅适用于特定厂商设备
D. 可实现细粒度的流量控制
答案：ABD，OpenFlow支持多流表，通过不同的流表可以实现复杂的转发逻辑；它能够灵活地定义流规则，以满足各种网络需求；并且可以实现细粒度的流量控制，例如对不同类型的流量进行区分和处理，OpenFlow是一种开放的协议，并不只适用于特定厂商设备。
3、SDN控制器在网络拓扑发现过程中，可能涉及到的信息有（ ）
A. 设备的连接关系
B. 链路的带宽
C. 设备的端口状态
D. 网络中的用户数量
答案：ABC，在网络拓扑发现中，控制器主要关注的是网络设备之间的连接关系，例如哪些设备是直接相连的；链路的带宽信息对于网络的流量调度等功能很重要；设备的端口状态也有助于准确描绘网络拓扑，而网络中的用户数量通常不是拓扑发现过程中直接涉及的信息。
4、以下关于SDN应用平面的说法正确的是（ ）
A. 可以开发各种定制化的网络应用
B. 依赖北向接口与控制平面交互
C. 能够直接控制数据平面设备
D. 可以为网络管理员提供可视化的操作界面
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答案：ABD，在SDN中，应用平面可以开发各种定制化的网络应用，如流量分析、网络优化等；它依赖北向接口与控制平面交互来获取网络信息和下达控制指令；并且可以为网络管理员提供可视化的操作界面以便更好地管理网络，但是应用平面不能直接控制数据平面设备，而是通过控制平面间接实现对数据平面设备的影响。
5、对于SDN网络的流量调度，控制平面可能考虑的因素有（ ）
A. 链路的负载情况
B. 流量的优先级
C. 设备的处理能力
D. 网络的安全策略
答案：ABCD，控制平面在进行流量调度时，链路的负载情况是很重要的因素，如果某条链路负载过高就需要调整流量走向；流量的优先级不同，高优先级流量需要优先处理；设备的处理能力决定了能否承受更多的流量；同时网络的安全策略也会影响流量调度，例如某些流量可能因为安全原因被限制在特定的路径上。
简答题（每题15分，共45分）
1、简述软件定义网络（SDN）的工作原理。
SDN的工作原理主要基于其三个平面的交互协作。
在数据平面，网络设备（如交换机、路由器等）主要负责数据的转发，这些设备不再像传统网络中那样完全自主地进行路由决策等操作，而是根据控制平面下发的转发表进行数据转发，转发表中的条目定义了如何处理不同的数据流，例如根据数据包的源地址、目的地址、端口号等信息将数据包转发到特定的端口。
控制平面是SDN的核心管理部分，SDN控制器在控制平面运行，它具有多种功能，一是拓扑发现，通过发送探测包和接收网络设备主动上报等方式获取网络的拓扑结构，包括设备的连接关系、链路状态等信息，二是根据网络的整体需求和策略进行流量调度，当网络中某条链路出现拥塞时，控制器可以重新规划流量的路径，将部分流量引导到负载较轻的链路，三是设备管理，对网络中的设备进行配置管理、状态监测等操作。
应用平面通过北向接口与控制平面交互，网络应用开发者可以在应用平面开发各种网络应用，如网络流量监控应用、负载均衡应用等，这些应用通过北向接口向控制器请求网络信息或者下达控制指令，流量监控应用可以向控制器请求当前网络中的流量数据，控制器根据数据平面设备上报的流量信息进行整理并反馈给应用；而负载均衡应用可以向控制器下达关于如何在不同链路或设备之间分配流量的指令，控制器根据指令制定相应的流量调度策略并下发到数据平面设备。
2、比较传统网络和SDN网络在网络管理方面的差异。
（1）网络架构方面
- 传统网络：传统网络采用分布式的架构，网络中的每个设备（如路由器、交换机）都有自己独立的控制平面，这意味着每个设备都要自行维护路由表、MAC地址表等信息，并且根据自己的算法进行路由决策和数据转发，在传统的路由网络中，路由器通过运行如OSPF、BGP等路由协议来学习网络拓扑并构建路由表，每个路由器都是独立地根据自己的路由表进行数据包的转发。
- SDN网络：SDN网络将控制平面和数据平面解耦，采用集中式的控制架构，控制平面由SDN控制器统一管理，数据平面的设备只负责按照控制器下发的转发表进行数据转发，这种架构使得网络的管理更加集中化，便于对整个网络进行统一的规划和控制。
（2）网络配置方面
- 传统网络：在传统网络中，网络配置通常是逐个设备进行的，网络管理员需要登录到每个设备的命令行界面或者图形界面，手动配置设备的各种参数，如IP地址、路由协议参数、访问控制列表等，当网络规模较大时，这种配置方式非常繁琐且容易出错，在一个大型企业网络中有数百台设备，如果要修改网络中的某个路由策略，管理员需要分别登录到每台相关设备上进行操作。
- SDN网络：SDN网络的配置主要在控制器上进行，管理员可以通过控制器的图形化界面或者命令行接口，对整个网络进行配置，当需要在网络中添加新的网络服务或者调整流量策略时，管理员只需要在控制器上进行相应的设置，控制器会自动将相关的配置信息下发到数据平面的设备上。
（3）故障排查方面
- 传统网络：由于传统网络的分布式特性，当网络出现故障时，故障排查相对困难，管理员需要逐个检查可能出现问题的设备，查看设备的日志、状态信息等，然后根据经验判断故障的原因，如果网络中出现了数据包丢失的情况，管理员可能需要检查多个路由器和交换机的接口状态、路由表等信息，才能确定是哪个设备或者链路出现了问题。
- SDN网络：在SDN网络中，控制器对网络有全局的视图，当网络出现故障时，控制器可以快速获取网络中的异常信息，如设备的连接中断、流量异常等，并且由于网络配置是集中管理的，管理员可以更方便地从整体上分析故障原因，快速定位问题所在，控制器可以通过数据平面设备上报的错误信息，结合网络拓扑和配置信息，快速判断是哪个设备或者链路出现故障，并采取相应的修复措施。
（4）网络创新方面
- 传统网络：传统网络由于其架构的限制，新的网络功能和应用的部署相对困难，因为每个设备都有自己的控制逻辑，要添加新的功能往往需要对每个设备进行软件升级或者硬件更换，如果要在传统网络中实现一种新的流量调度算法，需要在每个相关的路由器和交换机上进行算法的更新和配置。
- SDN网络：SDN网络便于进行网络创新，在应用平面，开发人员可以快速开发各种新的网络应用，通过北向接口与控制平面交互来实现新的网络功能，可以很容易地开发出基于SDN的新型网络安全应用或者网络优化应用，并且可以快速地在网络中进行部署和测试。
3、阐述SDN网络中北向接口和南向接口的作用及其重要性。
（1）南向接口的作用及重要性
- 作用：
- 南向接口是SDN控制器与数据平面设备之间的接口，它的主要作用是实现控制器对数据平面设备的控制和管理，在OpenFlow这种典型的南向接口协议中，控制器通过南向接口向交换机等数据平面设备下发流表规则，这些流表规则定义了数据平面设备如何对不同的数据流进行转发，包括根据数据包的源地址、目的地址、端口号等信息将数据包转发到特定的端口。
- 南向接口还用于控制器获取数据平面设备的状态信息，设备的端口状态、链路连接情况等信息可以通过南向接口上报给控制器，以便控制器能够准确地掌握网络的拓扑结构和设备运行状态。
- 重要性：
- 南向接口是实现SDN控制平面与数据平面解耦的关键，它使得不同厂商的数据平面设备能够与SDN控制器进行交互，只要设备支持相应的南向接口协议，这促进了网络设备的互操作性，打破了传统网络中设备之间的封闭性，一个采用OpenFlow南向接口的控制器可以管理不同厂商生产的支持OpenFlow的交换机。
- 对于网络的灵活控制和管理至关重要，通过南向接口，控制器可以动态地调整数据平面设备的转发行为，从而实现网络的流量调度、故障恢复等功能，当网络中的流量模式发生变化时，控制器可以通过南向接口快速更新数据平面设备的流表，以适应新的流量需求。
（2）北向接口的作用及重要性
- 作用：
- 北向接口连接着SDN的应用平面和控制平面，它为应用提供了与控制器交互的途径，网络应用可以通过北向接口向控制器请求网络状态信息，一个网络流量分析应用可以通过北向接口获取当前网络中的流量分布、流速等信息。
- 应用还可以通过北向接口向控制器下达控制指令，一个负载均衡应用可以通过北向接口通知控制器如何对网络中的流量进行负载均衡操作，控制器根据应用的指令制定相应的流量调度策略。
- 重要性：
- 北向接口是实现SDN网络应用创新的基础，它允许开发人员在应用平面开发各种定制化的网络应用，而不需要深入了解数据平面设备的具体操作和控制平面的内部实现细节，开发人员可以专注于开发网络安全监控应用，通过北向接口与控制器交互来获取所需的网络信息并实现安全监控功能。
- 便于将SDN网络与上层业务系统集成，企业中的各种业务系统（如云计算平台、大数据平台等）可以通过北向接口与SDN网络进行交互，根据业务需求调整网络配置，云计算平台可以根据虚拟机的创建和迁移情况，通过北向接口通知SDN控制器调整网络资源分配，以满足虚拟机的网络需求。
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