前言

软件定义网络（Software Defined Networking, SDN）正在成为整个行业注目的焦点，越来越多的业界专家相信其将给传统网络架构带来一场革命性的变革。但人们对SDN的理解并不相同，有人说它是“Stanford Defined Network”，又或是“Still Don't kNow”。那么，究竟什么是SDN？为什么需要SDN？它将对现有的网络架构产生何种影响？这些问题的背后，是大家对SDN发展前景的不同态度和期望。

当前正在运行的互联网体系架构已经有40年的历史，随着网络规模的急剧膨胀和业务类型的不断丰富，互联网的结构和功能也日趋复杂，网络管控难度日渐增加，网络新功能难以快速部署。这促使人们重新思考网络体系架构的设计，而此时SDN的兴起为未来网络的发展提供了一个新的方向。

SDN之所以是一种革新性的技术，是因为它打破了传统网络系统的设计理念，一方面实现了控制平面与数据平面相分离，另一方面开放了网络可编程能力，从而提高了网络的灵活性和可管控性。此外，SDN网络运营建立在开放软件的基础上，不需要依靠特定的硬件设备，从而大大降低了业务部署和维护成本。

本书分为两个部分，第一部分包含第1～7章，主要介绍SDN的核心原理，重点围绕SDN的最初思想和主流南向接口协议OpenFlow，并简要介绍SDN的其他拓展思路和相关成果；第二部分包含第8～16章，主要是分享SDN的实践经验，期望通过实践案例使读者对SDN有一个更加深入的认识。

第1章通过讲述互联网的发展历程，介绍了SDN技术的产生背景，使读者对SDN的兴起有一个大致的了解。

第2章介绍了SDN的基本原理，重点阐述了ONF组织定义的SDN体系架构，通过回顾发展历史，详细论述了软件定义网络的数控分离和可编程性这两大突出属性，并解读了这两个属性对网络技术发展的重要意义。

第3章介绍了SDN南向、北向以及东西向接口等相关内容，重点分析了发展较为成熟的OpenFlow协议及其伴侣协议OF-CONFIG，同时对XMPP、PCEP、OVSDB等南向接口协议和SDN北向接口进行了简单介绍，并对东西向接口的进展和发展趋势进行了分析。

第4～6章按照SDN层次化架构，分别从数据平面（交换设备）、控制平面（控制器）和业务应用（SDN应用案例）3个层面剖析了支撑SDN架构的关键元素。通过分析SDN交换设备架构，重点介绍了SDN芯片和SDN软硬件交换机。在解读SDN控制器体系架构的同时，对开源和商用控制器进行了详细介绍。在此基础上，介绍了多个方面的SDN应用案例，阐释了在应用场景中引入SDN的策略和方法，帮助读者了解SDN多元的发展方向和应用前景。

第7章主要介绍了SDN在技术标准化和学术方面的进展，详细梳理了多个标准化组织对SDN相关技术标准的工作开展情况，并分类概述了SDN在相关领域的学术研究成果，使读者充分感受到SDN技术广阔的发展前景。

第8章和第9章分别讲解了开源SDN交换机Open vSwitch和SDN网络仿真工具Mininet的功能原理、代码解析以及安装配置等相关内容，并通过具体实践案例使读者可以参考这两章内容快速构建SDN网络仿真环境。

第10～13章介绍了目前广泛使用的SDN开源控制器POX、Ryu、Floodlight以及OpenDaylight。对各控制器进行了代码解读和分析，并通过模拟网络环境搭建、虚拟网络设备部署、实际业务研发等具体应用场景，介绍了SDN开源控制器的基本使用与开发方法。

第14章和第15章分别介绍了网络虚拟化工具FlowVisor和5个常用的扩展实验工具，重点讲解了FlowVisor虚网划分机理和各扩展实验工具的使用方法，有助于读者通过这些工具更好地研究SDN技术。

第16章以自主设计的微控制器Miracle为例，从代码层面讲解如何开发一个最简单的控制器，帮助读者熟悉SDN控制器架构，理解控制器运行原理以及OpenFlow协议的工作流程。

为便于读者检索，本书在附录中给出了SDN相关缩略语以及有关SDN资源网址列表。

本书参与撰写和审校的人员包括北京邮电大学的谢人超、姚海鹏、丁健、王健、胡文博、愈淑妍、张健男、张晨、汪硕、李呈、谢俊峰、肖海洋、杨潇、顾莹、于洁、杨帆、张丽、刘娟、张歌、胡晓露以及江苏省未来网络研究院的方辉、张欣慰、王松生、李蓬勃、薛进、孙庆冲、冀烨、周洁、陈俊霞、崔丽娴等，在此对大家表示衷心感谢。

感谢相关企业给予的大力支持与帮助，特别感谢中国联通研究院张云勇副院长、房秉毅博士；H3C公司孙晖部长、翟传璞部长；盛科公司孙剑勇总经理、张卫峰总监在本书编写过程中提出的诸多宝贵建议。

同时还要感谢北京邮电大学SDN试验平台小组高志鹏、赵钦、胡铮、李慧、乔秀全、孙咏梅等几位老师，正是由于大家的共同努力，为本书第6章试验平台部分提供了切实有力的支撑。

最后，感谢人民邮电出版社的大力支持和高效工作，使本书能尽早与读者见面。

本书内容是作者所在团队科研过程中一些实际经验的总结，希望能够对读者有所帮助。但是由于作者水平所限，同时SDN技术仍处于快速发展之中，因此书中难免存在疏漏，真诚地企盼读者批评指正。

作者

2014年8月