学术界探索研究

　　互联网历经了四十多年的发展, 取得了巨大成功，已经发展为今天的信息基础设施。由于互联网在设计之初其主要目标不是承载全社会信息基础设施这一重任, 因此随着互联网的大规模使用便出现了大量需要解决的问题。为此，国际互联网标准组织通过不断制定新的国际标准来不断增强互联网的功能，比较著名如IPv6的提出。同时，国际学术界也针对“未来互联网”这一领域开展了相关研究、探索和实验工作。

　　SDN作为“未来互联网”体系结构研究领域的一部分，也被列为美国自然基金会NSF资助的项目，但在2010年FIA（Future Internet Architectures）项目进行申报时，却在第一轮就被淘汰了，这究竟是何原因？

　　在2010年招标FIA项目时，NSF提出了所有项目申请书需要解决的问题。其中必须解决的问题是安全可信性，即安全、隐私、可靠性、可用性必须作为所提出新体系结构的设计基础（security, privacy, reliability, and usability - must be considered as a fundamental design requirement in proposed architectures）。其他可选的要求包括可扩展性（Scalability）、开放性（Openness）、无所不在的访问（Ubiquitous access）、支持创新（Innovation-enabling）、可管理型（Manageability）、可演进性（Evolveability）、 经济活力（Economic viability）、开发原型和试验网评价（在GENI等试验评价）等。

　　2010年斯坦福大学牵头将OpenFlow为基础的软件定义网进行了FIA项目申报，但是在第1轮就被淘汰了。2010年5月，笔者在与SDN创始人斯坦福大学McKeown教授讨论此问题时，他说当时主要是没有很好地对照招标书应答，因此在安全可信性等方面没有给出答案。时间发展到2013年，SDN成为热门话题，为什么2010年惨遭FIA淘汰的SDN在近几年却得到了飞速发展和人们的高度重视？

　　从表象上，当时SDN没有入选FIA计划是由于没有严格按照招标书的研究撰写申请书。但实质上是由于SDN与其他FIA计划各项目属于不同的层次，其重点的不同造成了主要解决问题的不同。SDN是一种基础层次的技术，基于SDN可以进行各种新型网络体系结构的研究和设计。SDN基础之上必须具有支持某种解决特定问题的新体系结构，才能达到满足FIA计划要求的所有目标。在FIA提出的各项需求中，SDN在开放性和演进性方面做得最好，而这点恰恰体现了目前网络发展的一些重要需求，所以SDN受到了国际工业界和学术界的高度重视。

　　SDN的定义

　　目前国际学术界和工业界就什么是SDN争论不休。基于上述分析，个人认为：SDN是提供对各种体系结构和协议进行描述的能力，是一种“元体系结构”（Meta Architecture）。如同元数据是数据的数据，元语言是语言的语言，则元体系结构是一种体系结构的体系结构。这种表述能力支撑了SDN可以对各种体系结构描述，并可以基于SDN的构架支持演进。也正因为SDN是一种元体系结构，其描述能力是可以有不同定义的，因此出现在SDN思想下的各种不同技术途径是正常的，根据被描述对象的不同刚允许有不同的SDN技术和结构。OpenFlow仅是SDN描述数据平面的一种技术。

　　清华大学2010年与斯坦福大学签署合作协议后即开展SDN相关的研究，也先后与华为、中兴、神州数码、惠普等企业进行了合作研究。近几年研究的领域包括体系结构、OpenFlow扩展、新型网络设备、控制器、测试、应用等方面。2012年获得科技部批准的国家“863”项目“未来网络体系结构和创新环境”是一个符合SDN思想的项目。项目提出了未来网络体系结构创新环境FINE（Future Internet innovation Environment）。基于FINE体系结构，通过研究和设计各种不同的数据平面转发抽象技术及其开放式网络设备，新型网域操作系统和虚拟化平台，支撑各种新型网络体系结构和IPv6新协议的研究试验。项目在研究和软硬件系统开发的基础上，将依托教育网和各参加单位的网络建设FINE的试验平台。

　　国外SDN实验部署

　　国际学术界2012年开始在顶级学术会议SIGCOMM成立HotSDN Workshop，近两年一些著名国际会议开始将SDN纳入征稿的主题。

　　在学术研究界，据初步统计在SIGCOMM、NSDI、OSDI、CoNEXT等计算机网络的国际顶级学术会议上，有二十余篇关于SDN的学术论文。特别是SIGCOMM 2013主会上即有约8篇论文（约占五分之一），可见SDN已经成为很热门的研究题目。这些研究重要集中在控制器的设计、新型数据平面的设计、编程语言和接口、测试和调试、应用（包括数据中心的应用、校园网的应用、网络安全的应用、MiddleBox的应用）等。目前SDN领域的研究挑战主要有如下几个方面：体系结构、控制平面的扩展性、数据平面的能力、安全、编程语言和接口以及实际应用等几个方面。