Le Software-Defined Networking (SDN) est un nouveau paradigme d’architecture réseau où le plan de contrôle est totalement découplé du plan de données. Le terme SDN peut être traduit par "réseau défini par le logiciel". Ce découplage permet de déployer le plan de contrôle sur des plateformes dont les capacités sont plus grandes que celles des commutateurs réseaux classiques. Enfin, cette abstraction à travers une API réseau standard permet un développement de services réseaux à forte valeur ajoutée affranchi des spécificités des équipementiers. Diagramme de l'organisation d'un SDN sur une couche liaison de données

Ce concept développé dès 2008 dans les universités américaines de Berkeley et de Sandford, introduit un nouveau paradigme dans l’architecture réseau, serveurs et stockage. Désormais, l’infrastructure informatique s’adapte aux applications et non plus l’inverse.

Diagramme de l'organisation d'un SDN sur une couche liaison de données

Définitions

Plan de contrôle

Le plan de contrôle (control plane) est la partie du réseau comportant le trafic de signalisation et de routage. Les paquets du plan de contrôle proviennent et sont à destination de routeur.

Contrôleur

Un contrôleur dans un contexte SDN correspond au "cerveau" du réseau. C'est le point de contrôle stratégique du réseau SDN, relayant les informations aux équipements.

Exemples de contrôleurs

Plan de données

Le plan de données (data plane) est la partie du réseau comportant le trafic des utilisateurs. Le plan de contrôle et le plan de management sont au service du plan de données, qui transporte le trafic.

Plan de management

Le plan de management (management plane) est la partie du réseau comportant le trafic servant à administrer le réseau.

Généralité

Problématique

• Complexité des réseaux traditionnels : l'ajout ou la modification d'équipements et l'implémentation de politiques réseaux sont complexes, longues et peuvent être source d'interruptions de service. Ce qui décourage les modifications et les évolutions du réseau.
• Passage à l'échelle : l'impossibilité d'avoir un réseau qui s'adapte au trafic à obliger les opérateurs de à surprovisionner leurs réseaux.
• Dépendance aux constructeurs : les constructeurs réalisent des produits avec des durées de vie et un manque de standard, d'interface ouverte. Ce qui limite les opérateurs réseaux d'adapter le réseau à leurs propres besoins.

Avantages

En déplaçant le plan de contrôle dans la partie logicielle permet un accès et une administration dynamic. L'administrateur réseau peut adapter le trafic depuis une console centrale sans avoir à configurer les équipements individuellement. L'administrateur peut changer n'importe quelle règle d'un équipement réseau quand nécessaire.

• Directement programmable : le contrôle du réseau est directement programmable grâce au découplage des fonctions de relayage.
• Agile : l'abstraction du contrôle du relayage permet aux administrateurs d'ajuster dynamiquement le réseau au trafic.
• Management centralisé : l'intelligence du réseau est centralisé dans un logiciel appellé SDN contrôleur, qui maintient une vue globale du réseau.
• Configuration automatique : SDN permet aux administrateurs réseaux de configurer, administrer, sécuriser et optimiser les réseaux réseaux rapidement grâce à des programmes SDN dynamiques et automatisés. Et ces programmes peuvent être développer par eux-mêmes car ils ne dépendent plus de logiciels propriétaires.
• Basé sur des standards ouverts et vendeur-indépendant : l'implémentation à travers des standards ouverts permet de simplifier l'architecture réseau car les instructions sont fournies par un ou plusieurs contrôleurs au lieu de multiple équipements propriétaires.

Comparaison d'architectures réseaux : traditionnel vs SDN

OpenFlow

Définition

Le protocole de communication le plus avancé entre un plan de contrôle logiquement centralisé (un ou plusieurs contrôleurs) et le plan de données (des commutateurs réseaux) est OpenFlow. Il est standardisé par l’Open Networking Foundation (ONF) et implémenté par de nombreux équipementiers, dont HP (créateur avec Stanford university), Cisco (ACI format propriétaire), IBM, Juniper, NEC et Ericsson. La version 1.0 de la spécification date de février 2011. Dans OpenFlow, les décisions de routage sont prises par le contrôleur pour chaque flux de données et poussées dans les switches sous forme de simples instructions de commutation. Des mécanismes de QoS, le support d’IPv6 et le support du plan de contrôle de MPLS sont à l’étude pour la prochaine version. D'autres constructeurs comme Alcatel-Lucent ont un point de vue un peu différent et proposent d'autres implémentations du SDN. Le Software-Defined Networking est un concept-clef pour faire le pont entre la gestion dynamique des ressources réseaux d’un côté et la demande en connectivité et en Qualité de service (QoS) des applications de type cloud computing.

Standardisation

Open Networking Foundation

L'Open Networking Foundation (ONF) est une organisation d'utilisateur consacrée à la promotion et l'adoption du Software-Defined Networking (SDN) à travers des standards ouverts de développement. ONF insiste sur l'importance d'une procédure de développement ouverte et collaborative qui est dirigée par les utilisateurs finaux. Le dernier accomplissement est l'introduction du standard OpenFlow, qui permet une programmation à distance du plan de contrôle. Ce standard est le premier standard SDN et est un élément vital de l'architecture SDN.