SO SÁNH MẠNG TRUYỀN THỐNG VÀ MẠNG DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN CONTROLLER (PHẦN 1)

SDN gần đây nhận được nhiều chú ý từ các khách hàng, các nhà cung cấp và các kênh đối tác. SDN trở thành một trong những cách thức phổ biến nhất để các doanh nghiệp triển khai các ứng dụng. Công nghệ SDN này giúp các tổ chức triển khai các ứng dụng nhanh hơn và giảm thiểu chi phí triển khai tổng thể. Qua nhiều năm, SDN trở thành một công nghệ nổi bật của lĩnh vực mạng. Bài viết này sẽ so sánh mạng truyền thống và SDN.

1. SDN là gì?

Bùng nổ từ những năm 2010, mạng định nghĩa bởi phần mềm SDN (Software Defined Networking) mô tả một mô hình kiến trúc mạng cho phép lập trình các tác vụ quản trị, điều khiển và tối ưu các tài nguyên mạng. Hiện nay có rất nhiều định nghĩa về mạng SDN nhưng theo ONF (Open Networking Foundation – một tổ chức phi lợi nhuận đang hỗ trợ việc phát triển SDN thông qua việc nghiên cứu các tiêu chuẩn mở phù hợp) thì mạng SDN được định nghĩa như sau: “SDN là một kiến trực mạng mới, năng động, dễ quản lý, chi phí hiệu quả, dễ thích nghi và phù hợp với nhu cầu mạng ngày càng tăng hiện nay. Kiến trúc này chia cách phần điều khiển mạng (Control Plane) và chức năng vận chuyển dữ liệu (Forwarding Plane hay Data Plane), điều này cho phép việc điều khiển mạng trở nên có thể lập trình được dễ dàng, và cơ sở hạ tầng mạng độc lập với các ứng dụng và dịch vụ mạng”.

SDN là một cách tiếp cận theo hướng tập trung hóa việc quản trị thiết bị mạng, giảm thiểu công việc riêng lẻ, tốn nhiều thời gian trên từng thiết bị cụ thể, tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý mạng và cho phép cấu hình mạng hiệu quả bằng các chương trình được lập trình để cải thiện hiệu suất và tăng cường khả năng giám sát mạng. SDN giải quyết vấn đề kiến trúc tĩnh, phi tập trung, phức tạp của các mạng truyền thống không phù hợp với yêu cầu về tính linh hoạt và xử lý sự cố dễ dàng của hệ thống mạng hiện tại.

SDN cố gắng tập trung việc quản trị mạng vào một thành phần trong mạng bằng cách tách rời quá trình chuyển tiếp của các gói tin trong mạng (mặt phẳng dữ liệu) khỏi quá trình định tuyến (mặt phẳng điều khiển). Về mặt ý niệm, mặt phẳng dữ liệu là thành phần của thiết bị mà ở đó tất cả các gói tin được xử lý và truyền đi. Mặt phẳng dữ liệu sẽ đóng gói, mở gói. Danh sách dưới đây liệt kê các tác vụ phổ biến được router hoặc switch xử lý trong mặt phẳng dữ liệu:

• Quá trình đóng gói, mở gói trong các frame ở lớp 2.
• Quá trình thêm vào hoặc loại bỏ các header trunking 802.1Q.
• Quá trình so sánh và tìm kiếm một địa chỉ MAC đích trong bảng MAC.
• Quá trình so sánh và tìm kiếm một địa chỉ IP đích trong bản định tuyến (router, L3 switch).
• Quá trình mã hóa dữ liệu và thêm vào IP header mới.
• Thay đổi địa chỉ nguồn hay địa chỉ IP đích (trong NAT).
• Loại bỏ một gói tin do các tính năng bảo mật (ACL, port security).

Mặt phẳng điều khiển sẽ thực hiện các chức năng định tuyến. Trong hình vẽ bên dưới, giao thức OSPF trên từng router sẽ thêm vào hoặc xóa bớt các route trên mỗi router. Danh sách dưới đây là các tác vụ của router thuộc về mặt phẳng điều khiển:

• Các giao thức định tuyến (OSPF, EIGRP, RIP, BGP).
• IPv4 ARP.
• IPv6 Neighbor Discovery Protocol (NDP).
• Switch MAC learning.
• STP.

Thông thường mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển kết hợp chặt chẽ với nhau.

Một cách cơ bản, trong các mạng truyền thống, các router, switch và firewalls kết hợp mặt phẳng điều khiển, mặt phẳng dữ liệu trên một thiết bị duy nhất. SDN đưa ra khái niệm tách mặt phẳng điều khiển ra khỏi mặt phẳng dữ liệu.

Với SDN, chúng ta có thể dễ dàng tạo và triển khai các quy tắc, cấu hình mới trong mạng, giúp đơn giản hóa việc quản lý mạng và tạo điều kiện cho sự phát triển của mạng. SDN cho thấy sự khác biệt và cải tiến so với các công nghệ mạng truyền thống cũng như lợi ích của các mạng SDN. Giờ đây các thiết bị mạng như router hay switch chỉ đóng vai trò chuyển tiếp gói tin và không cần nắm giữ các nhiệm vụ điều khiển phức tạp nữa. Toàn bộ phần mềm điều khiển này có thể được chuyển lên một thiết bị controller chuyên biệt. SDN controller bao gồm một hoặc nhiều bộ điều khiển được coi là bộ não của mạng SDN, là nơi kết hợp toàn bộ trí thông minh hay các thuật toán định tuyến, bảo mật phức tạp của mạng.

Tóm lại, SDN tách các cấu hình mạng và các kỹ thuật lưu lượng ra khỏi phần cứng để đảm bảo kiểm soát nhất quán hạ tầng mạng. Một cách cơ bản, đây là một cách để dùng những giao thức mở như OpenFlow để truy cập đến các router và switch. SDN tách mặt phẳng điều khiển control plane ra khỏi mặt phẳng dữ liệu data plane, giúp giảm thiểu chi phí điều hành và giảm thời gian khi thực hiện thay đổi đến hệ thống mạng. SDN cũng cho phép kết nối trực tiếp đến các ứng dụng thông qua các giao tiếp API để nâng cao tính bảo mật và các hiệu năng của ứng dụng. Ngoài ra, SDN tạo ra các kiến trúc mạng động, uyển chuyển khi yêu cầu kinh doanh thay đổi. (còn tiếp)