軟件定義網(wǎng)絡(luò)之旅：構(gòu)建更智能、更快速、更靈活的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)

目錄
第　1章 變革的必要性　1
第　2章 將現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)從全I(xiàn)P網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)云　9
2．1　引言　9
2．2　向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的快速過(guò)渡　10
2．3　網(wǎng)絡(luò)云　10
2．4　現(xiàn)代IP網(wǎng)絡(luò)　10
2．4．1　開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型　10
2．4．2　規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)　11
2．5　全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)向網(wǎng)絡(luò)云的轉(zhuǎn)變　12
2．5．1　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）概述　12
2．5．2　NFV基礎(chǔ)設(shè)施　13
2．5．3　軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）　13
2．5．4　開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化平臺(tái)　14
2．5．5　網(wǎng)絡(luò)安全　15
2．5．6　企業(yè)客戶(hù)終端設(shè)備　16
2．5．7　網(wǎng)絡(luò)接入　16
2．5．8　網(wǎng)絡(luò)邊緣　17
2．5．9　網(wǎng)絡(luò)核心　17
2．5．10　業(yè)務(wù)平臺(tái)　19
2．5．11　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與測(cè)量　22
2．5．12　網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)　23
第3章　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化　25
3．1　虛擬化　25
3．1．1　網(wǎng)絡(luò)虛擬化　26
3．1．2　計(jì)算虛擬化　27
3．1．3　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化　28
3．1．4　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的優(yōu)勢(shì)　29
3．2　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)　30
3．3　VNF的分解　32
3．3．1　解耦虛擬功能　32
3．3．2　服務(wù)鏈　37
3．3．3　疊加、單層和vS/vR　38
3．3．4　可重用性　39
3．3．5　多租戶(hù)和單租戶(hù)　40
3．4　NFV的彈性和擴(kuò)展性　40
3．4．1　多路徑和分布式VNF設(shè)計(jì)　41
3．4．2　與VNF彈性設(shè)計(jì)相關(guān)的vPE實(shí)例　43
3．5　NFV經(jīng)濟(jì)學(xué)理論　45
3．5．1　硬件成本　46
3．5．2　軟件成本　46
3．5．3　運(yùn)營(yíng)成本　46
3．6　NFV最佳實(shí)踐　47
致謝　48
第4章　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施　49
4．1　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施（NFVI）　49
4．2　NFVI的構(gòu)成　50
4．2．1　物理部件　50
4．2．2　虛擬基礎(chǔ)設(shè)施管理器　52
4．2．3　VIM解決方案　52
4．2．4　VIM部件　54
4．2．5　編排器　57
4．3　構(gòu)建NFVI解決方案　57
4．3．1　運(yùn)營(yíng)變更　57
4．3．2　創(chuàng)新與集成　58
4．4　NFVI部署　60
4．4．1　會(huì)議區(qū)需求　60
4．4．2　容錯(cuò)　60
4．4．3　基礎(chǔ)設(shè)施彈性　61
4．4．4　應(yīng)用彈性　62
4．5　將NFVI用于VNF　62
4．5．1　VNF性能配置文件　62
4．5．2　可擴(kuò)展性　63
4．5．3　VNF管理　64
4．6　小結(jié)　64
第5章　構(gòu)建高可用性網(wǎng)絡(luò)云　65
5．1　網(wǎng)絡(luò)云基礎(chǔ)設(shè)施可用性　67
5．1．1　單站點(diǎn)可用性　67
5．1．2　成本權(quán)衡的可用性（瓶頸分析）　68
5．2　計(jì)劃停機(jī)時(shí)間和地理冗余的影響　70
5．2．1　計(jì)劃停機(jī)影響實(shí)例　70
5．2．2　最大限度降低計(jì)劃停機(jī)影響的最佳設(shè)計(jì)實(shí)踐　72
5．3　虛擬功能軟件設(shè)計(jì)　73
5．3．1　容錯(cuò)虛擬機(jī)（VM）設(shè)計(jì)　74
5．3．2　低軟件故障率和精確故障檢測(cè)　75
5．3．3　軟件彈性工程　76
5．4　整合：虛擬功能分類(lèi)和實(shí)例　77
5．4．1　實(shí)例：狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)服務(wù)　78
5．4．2　實(shí)例：第4層狀態(tài)控制功能　79
5．4．3　實(shí)例：具有多站點(diǎn)設(shè)計(jì)的無(wú)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)功能　80
5．5　進(jìn)一步研究的領(lǐng)域　82
致謝　83
第6章　軟件定義網(wǎng)絡(luò)　85
6．1　SDN功能概述　85
6．2　網(wǎng)絡(luò)控制的實(shí)現(xiàn)　86
6．3　網(wǎng)絡(luò)功能交付的全新范式　87
6．4　網(wǎng)絡(luò)控制器架構(gòu)　88
6．4．1　網(wǎng)絡(luò)控制器軟件組成　88
6．4．2　軟件驗(yàn)證　91
6．4．3　高可用性和地理多樣性　91
6．4．4　與應(yīng)用服務(wù)控制器的關(guān)系　91
6．4．5　網(wǎng)絡(luò)控制器之間的聯(lián)合　91
6．4．6　抽象建模　91
6．4．7　AT&T網(wǎng)絡(luò)域特定語(yǔ)言　92
6．5　YANG服務(wù)模型實(shí)例　93
6．6　YANG網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)例　95
6．7　網(wǎng)絡(luò)控制器和編排用例實(shí)例：客戶(hù)請(qǐng)求VPN服務(wù)　98
6．8　SDN控制的一些用例實(shí)例　99
6．8．1　帶寬時(shí)間規(guī)劃　99
6．8．2　流量重定向　99
6．9　開(kāi)源SDN控制器選擇　100
6．10　進(jìn)一步研究的主題　100
致謝　100
第7章　網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：VNF自動(dòng)化平臺(tái)　101
7．1　ONAP：邏輯技術(shù)架構(gòu)　102
7．1．1　開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化平臺(tái)　103
7．1．2　ONAP組件的作用　106
7．1．3　歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)：NFV管理和編排以及ONAP協(xié)調(diào)　107
7．2　主服務(wù)編排器　107
7．3　服務(wù)設(shè)計(jì)和創(chuàng)建（SDC）環(huán)境　110
7．3．1　元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)時(shí)和運(yùn)行時(shí)執(zhí)行　110
7．3．2　SDC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)　113
7．3．3　認(rèn)證工具集　113
7．3．4　分發(fā)工具集　113
7．4　軟件定義控制器　114
7．4．1　應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施控制器編排　114
7．4．2　基礎(chǔ)設(shè)施控制器編排　114
7．4．3　網(wǎng)絡(luò)控制器編排　114
7．4．4　應(yīng)用控制器編排　115
7．5　門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、報(bào)告、GUI和儀表板功能　115
7．6　數(shù)據(jù)采集、分析和事件　117
7．6．1　DCAE的四大主要組成部分　118
7．6．2　DCAE的平臺(tái)方法　119
7．6．3　DCAE平臺(tái)的組成部分　120
7．7　策略引擎　121
7．7．1　策略制訂　123
7．7．2　策略分發(fā)　123
7．7．3　策略決定和執(zhí)行　123
7．7．4　策略統(tǒng)一和組織　124
7．7．5　策略技術(shù)　125
7．7．6　策略使用　126
7．8　活動(dòng)與可用清單（A&AI）系統(tǒng)　126
7．8．1　A&AI關(guān)鍵需求　127
7．8．2　A&AI的功能　128
7．9　控制回路系統(tǒng)：協(xié)同工作　128
7．9．1　設(shè)計(jì)框架　129
7．9．2　編排和控制框架　129
7．9．3　分析框架　130
7．10　傳統(tǒng)BSS與ONAP的交互　131
第8章　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與優(yōu)化　133
8．1　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和分析層　133
8．2　大數(shù)據(jù)　135
8．2．1　關(guān)于大數(shù)據(jù)的“7V”特征　135
8．2．2　數(shù)據(jù)質(zhì)量　136
8．2．3　數(shù)據(jù)管理：Lambda架構(gòu)和策略　137
8．2．4　Hadoop生態(tài)系統(tǒng)　138
8．2．5　分析和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）　143
8．3　當(dāng)大數(shù)據(jù)遇上網(wǎng)絡(luò)云　147
8．3．1　數(shù)據(jù)采集、分析和事件　148
8．3．2　DCAE功能　149
8．3．3　微服務(wù)設(shè)計(jì)范式　151
8．3．4　控制回路自動(dòng)化　152
8．3．5　閉環(huán)自動(dòng)化的機(jī)器學(xué)習(xí)　155
8．3．6　深度學(xué)習(xí)和軟件定義網(wǎng)絡(luò)　156
8．4　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)應(yīng)用　157
8．4．1　自?xún)?yōu)化網(wǎng)絡(luò)　157
8．4．2　針對(duì)內(nèi)容過(guò)濾智能網(wǎng)的客戶(hù)可配置策略　160
8．4．3　基于歷史和當(dāng)前估計(jì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的流量整形　160
8．4．4　利用SDN來(lái)實(shí)現(xiàn)錄音電話營(yíng)銷(xiāo)成本最小化　161
8．4．5　SDN和NFV的新應(yīng)用　162
第9章　網(wǎng)絡(luò)安全　163
9．1　引言　163
9．2　SDN和NFV的安全優(yōu)勢(shì)　164
9．2．1　設(shè)計(jì)增強(qiáng)　165
9．2．2　性能改善　166
9．2．3　實(shí)時(shí)功能　166
9．3　安全挑戰(zhàn)　167
9．4　安全架構(gòu)　168
9．4．1　云安全　169
9．4．2　AIC安全演進(jìn)　171
9．4．3　網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用安全　173
9．4．4　管理程序和操作系統(tǒng)安全　176
9．4．5　ONAP安全　178
9．5　安全平臺(tái)　180
9．5．1　安全性分析　180
9．5．2　身份和訪問(wèn)管理　182
9．5．3　ASTRA　184
9．6　進(jìn)一步研究的主題　190
致謝　190
第　10章 企業(yè)網(wǎng)　191
10．1　網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的演變　191
10．2　技術(shù)創(chuàng)新　193
10．2．1　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化　193
10．2．2　提升數(shù)據(jù)分組處理能力　196
10．2．3　優(yōu)化虛擬環(huán)境　197
10．2．4　優(yōu)化VNF性能　202
10．3　內(nèi)存和存儲(chǔ)資源　204
10．4　網(wǎng)絡(luò)管理和編排　204
10．4．1　回?fù)芄δ堋?04
10．4．2　網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)建模　204
10．4．3　虛擬功能部署和管理　206
10．5　DPI和可視化　206
10．6　網(wǎng)絡(luò)隨需應(yīng)變功能　207
10．7　通用CPE　207
10．8　小結(jié)　212
第　11章 網(wǎng)絡(luò)接入　213
11．1　引言　213
11．2　接入網(wǎng)的特點(diǎn)　213
11．3　將NFV和SDN擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)接入　215
11．4　有線接入技術(shù)　218
11．4．1　PON技術(shù)　219
11．4．2　G．fast技術(shù)　221
11．4．3　有線接入硬件　222
11．4．4　商用芯片　223
11．4．5　有線接入硬件標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)放式規(guī)范　223
11．4．6　開(kāi)放式vOLT硬件規(guī)格　224
11．4．7　有線接入軟件　226
11．4．8　網(wǎng)絡(luò)抽象層　227
11．4．9　SDN接入控制器　228
11．4．10　開(kāi)放式接入網(wǎng)軟件　229
11．5　移動(dòng)無(wú)線接入技術(shù)　230
11．5．1　LTE RAN配置　230
11．5．2　5G無(wú)線　232
致謝　236
第　12章 網(wǎng)絡(luò)邊緣　237
12．1　引言　237
12．2　邊緣核心范式　237
12．3　傳統(tǒng)邊緣平臺(tái)　238
12．3．1　垂直集成邊緣平臺(tái)　238
12．3．2　邊緣應(yīng)用　239
12．4　網(wǎng)絡(luò)云邊緣平臺(tái)　241
12．4．1　分類(lèi)邊緣平臺(tái)　241
12．4．2　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　242
12．4．3　邊緣vPE VNF　244
12．5　EVPN：靈活的接入組和通用云疊加　246
12．5．1　接入規(guī)模和彈性　247
12．5．2　云疊加連接　248
12．5．3　EVPN　248
12．6　網(wǎng)絡(luò)邊緣的未來(lái)發(fā)展　250
12．6．1　開(kāi)放式分組處理器　250
12．6．2　開(kāi)放式配置和編程分組處理器　251
12．6．3　分組處理器的開(kāi)放式控制　252
第　13章 網(wǎng)絡(luò)核心　253
13．1　光層　254
13．1．1　光學(xué)技術(shù)　255
13．1．2　靈活的軟件控制光網(wǎng)絡(luò)　259
13．1．3　開(kāi)放式ROADM　260
13．1．4　光層的未來(lái)工作　262
13．2　MPLS分組層　262
13．2．1　IP公用骨干網(wǎng)　262
13．2．2　MPLS的演進(jìn)　264
13．2．3　段路由　269
13．2．4　核心路由器技術(shù)演進(jìn)　272
13．2．5　路由反射　273
13．3　SDN控制層　273
13．3．1　集中式流量工程　274
13．3．2　多層控制　275
13．3．3　優(yōu)化算法的實(shí)現(xiàn)　277
致謝　278
第　14章 服務(wù)平臺(tái)　279
14．1　引言　279
14．2　采用SDN/NFV的新服務(wù)設(shè)計(jì)方案　283
14．3　轉(zhuǎn)向SDN/NFV：方法、過(guò)程和技能　291
14．3．1　服務(wù)創(chuàng)建　291
14．3．2　服務(wù)設(shè)計(jì)方法　292
14．3．3　測(cè)試方法　292
14．4　當(dāng)前的虛擬化服務(wù)平臺(tái)用例　295
14．4．1　IMS服務(wù)平臺(tái)　295
14．4．2　演進(jìn)型分組核心網(wǎng)　304
14．4．3　BVoIP服務(wù)　310
14．5　未來(lái)研究的主題　311
第　15章 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)　315
15．1　引言　315
15．2　NFV和SDN對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的影響　319
15．2．1　NFV及其對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響　319
15．2．2　與NFV相關(guān)的挑戰(zhàn)　321
15．2．3　ONAP在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中的作用　322
15．2．4　與ONAP相關(guān)的挑戰(zhàn)　326
15．3　改造運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)　329
15．4　遷移到網(wǎng)絡(luò)云　330
15．4．1　推出網(wǎng)絡(luò)云技術(shù)　331
15．4．2　利用當(dāng)前知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)SDN/NFV部署　331
15．4．3　和諧共存的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)　331
15．5　進(jìn)一步研究的主題　332
致謝　333
第　16章 網(wǎng)絡(luò)測(cè)量　335
16．1　SDN數(shù)據(jù)和測(cè)量　335
16．2　在SDN中使用實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)　337
16．2．1　使用SDN控制器的IP/光網(wǎng)絡(luò)實(shí)例　337
16．2．2　在何處以及如何測(cè)量實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)　338
16．2．3　使用SDN控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)TE隧道更加高效管理的集中式TE　339
16．2．4　使用ROADM來(lái)動(dòng)態(tài)管理和重新配置IP與光層之間的映射　340
16．2．5　使用可用的備用容量提供帶寬時(shí)間規(guī)劃服務(wù)　340
16．3　網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃　341
16．3．1　當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃過(guò)程　341
16．3．2　SDN的優(yōu)勢(shì)　342
16．3．3　流量矩陣數(shù)據(jù)　343
16．3．4　流量預(yù)測(cè)　343
16．3．5　波長(zhǎng)電路　344
16．3．6　第0層和第3層資源　344
16．4　SDN控制器測(cè)量框架　345
16．4．1　測(cè)量框架的目標(biāo)　346
16．4．2　測(cè)量框架概述　347
16．4．3　組件級(jí)測(cè)量　348
16．4．4　服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)測(cè)量　349
16．4．5　將服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)路徑測(cè)量與網(wǎng)元解耦的案例　349
16．5　AT&T的SDN-Mon框架　350
16．6　遙測(cè)測(cè)量　353
16．7　NFV數(shù)據(jù)和測(cè)量　354
16．7．1　NFV數(shù)據(jù)模型　354
16．7．2　NFV基礎(chǔ)設(shè)施遙測(cè)數(shù)據(jù)模型　354
16．8　NFV數(shù)據(jù)測(cè)量框架　358
16．8．1　NFV有機(jī)數(shù)據(jù)測(cè)量模型　358
16．8．2　vProbe被動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)模型　358
16．8．3　vProbe主動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)模型　359
16．9　VNF報(bào)告指標(biāo)　360
16．9．1　VNF資源消耗和運(yùn)營(yíng)指標(biāo)　360
16．9．2　VNF SLA和KPI　360
16．9．3　VNF彈性報(bào)告　361
16．10　VNF擴(kuò)展測(cè)量　362
16．10．1　NFV服務(wù)自動(dòng)擴(kuò)展　362
16．10．2　擴(kuò)展觸發(fā)器　363
16．10．3　橫向擴(kuò)展：說(shuō)明性實(shí)例　363
16．11　VNF效率測(cè)量和KCI報(bào)告　363
16．12　最佳配置和規(guī)模調(diào)整的VNF測(cè)量　364
16．13　有待進(jìn)一步研究的領(lǐng)域　366
致謝　366
第　17章 向軟件轉(zhuǎn)移　367
17．1　引言　367
17．2　向軟件轉(zhuǎn)移　368
17．3　UNIX和C的病毒特性　369
17．4　開(kāi)源　371
17．5　Linux和Apache基金會(huì)、OpenStack、ODL以及OPNFV　373
17．6　腳本和并行編程語(yǔ)言　374
17．7　敏捷方法和DevOps　374
17．8　Web 2．0、RESTful API公開(kāi)和互操作性　375
17．9　云原生工作負(fù)載：容器、微服務(wù)可組合性　376
第　18章 未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)　379
18．1　發(fā)展趨勢(shì)　379
18．2　域演進(jìn)　380
18．3　網(wǎng)絡(luò)中的超級(jí)自動(dòng)化　381
18．4　企業(yè)內(nèi)部的超級(jí)自動(dòng)化　381
18．5　跨實(shí)體的創(chuàng)新　382
18．6　小結(jié)　382
參考文獻(xiàn)　383