谭芳，鲁晓霞
（湖南省邮电规划设计院有限公司，长沙 410026）
摘 要 本文介绍了目前云数据中心网络存在的问题，为解决云数据中心网络灵活部署和运维复杂的问题，综合考虑
应用场景、技术架构、技术优缺点、产品成熟度等方面因素，提出了一种基于Overlay(叠加)技术的云数据中心网络解决方案。 关键词 云数据中心；SDN；Overlay；VxLAN
中图分类号 TP399 文献标识码 A 文章编号 1008-5599（2017）01-0025-04
收稿日期：2016-07-07
1 背景
云数据中心是伴随着云计算发展而出现的新型数据中心，是一种利用云计算技术，实现多租户共享计 算、存储、网络和安全资源，自动化地按需提供各类云计算服务的数据中心架构。它通过统一的云计算资源管理和资源调度平台向用户提供实时灵活配置、按需交付、弹性可伸缩及海量数据存储和处理的云服务。云数据中心典型网络架构如图1所示。
云数据中心现阶段一般采用二层网络结构，分为核心汇聚层和业务接入层：
业
务接入层：由接入交换机组成，向下连接各类计算集，将集内流量控制在接入层内，向上与核心汇聚层交换机连接。核心汇聚层：主要由核心交换机组成，防火墙、负载均衡等网络服务设备旁挂或串接核心交换机。核心汇聚层是流量转发的核心，实现外部网络与资源池节点
图1 云数据中心典型网络架构图
的流量转发以及节点内集间流量转发。但随着云数据中心规模的增大、部署应用系统的增多、业务需求的不断叠加，网络能力逐渐成为了云数据中心演进的瓶颈。
（1）云数据中心网络设备众多，业务属性复杂，基于繁杂的逐设备手工配置，严重拖累业务上线进度。
（2）云数据中心承载的业务多且复杂，虚拟机规模巨大且持续增长，而虚拟网络配置绑定于物理设备，无法跟随虚拟机迁移，主要依赖人工配置方式同时管理虚拟和物理网络，运维非常困难。 （3）基于VLAN实现租户网络隔离，租户网络数量受限（不超过4096）且不灵活，难以满足公有云等场景的网络隔离需求。
立方氮化硼砂轮
焊条烘干炉（4）不同业务的流量、安全等策略不同，但网络设备垂直封闭，资源池网络无法感知上层业务，造成资源浪费或过载。
2 SDN技术
SDN是一种新型的网络架构，它是适应云计算在计算虚拟化后对网络虚拟化的需求而发展起来的，其核心思想是通过解耦网络设备软硬件，向用户开放网络可编程能力，实现业务与网络解耦。SDN实现了网络资源池化并作为服务提供，释放了网络的灵活性、开放性及创新性。基于SDN构建云计算承载网络，能够解决云数据中心网络与业务、计算和存储新技术的适配问题，并为适配新型流量模型提供架构上的支持。
SDN最广泛的定义指向上层应用开放资源接口，实现软件编程控制的各类网络架构，目前逐渐形成以OpenFlow、Overlay、I2RS、NFV为代表的4大技术流派，各技术流派的成熟度、适用性均有所不同。具体如表1所示。
因此，综合考虑应用场景、技术架构、技术优缺点、产品成熟度等方面因素，Overlay技术是目前最适合用于解决云数据中心网络问题的技术。
3 基于Overlay技术的云数据中心网络解决方案
3.1 逻辑架构
基于Overlay技术的云数据中心网络解决方案整体逻辑架构一般由管理平面、控制平面、数据平面组成。具体如图2所示。
管理平面：由管理模块组成，实现网络抽象编排，提供租户网络自配置自服务，同时提供北向API接口，可实现统一管理平台的纳管。
控制平面：由控制模块组成，实现网络拓扑、网络资源、网络服务，为网络虚拟化提供控制功能。
数据平面：由虚拟交换机、虚拟路由器、虚拟防火墙等相关部件组成，为网络虚拟化提供二层交换、三层
S DN主流技术技术架构优点缺点产品成熟度适应场景
OpenFlow 转发与控制分离
架构、标准化转
发面
易于流量调
度、开放生
态链
总体上产品水平有待提高，实
际部署应用案例比较少delta并联机器人
对现网整体影响很
大，产品成熟和全面
应用需要较长时间
适合应用于云数据中心；
未来可能规模应用于数据
中心、接入网、网线网等
Overlay 网络边缘软件化、
Overlay网络叠
加技术
与物理网络
解耦、灵活
部署
纤维素纤维
与虚拟化技术关系紧密，传
统虚拟化垄断厂商有可能在
Overlay上继续保持垄断地位
对现有网络的改造
程度较低，有较为成
熟的商业产品
场景相对明确，可满足数
据中心对虚拟化、多租户
承载的需求
I2RS 开发网络设备能
力、标准化API
充分利用现
有设备、快
速实现
受限于主流厂商的实现程度，
存在厂商互不兼容的风险
对现有网络的改造
程度较低，商业化进
展较快
现有网元设备级控制能力
开放，可根据需求进行一
定的定制开发
NFV 网关功能虚拟化，
归一化平台
快速业务供
应、降成本
实现大部分网络功能的虚拟化
还需要较长时间
对现网整体影响较
大，产品成熟和全面
应用需要较长时间
组件级解决方案，主要应
用于对转发性能要求不高
的转发设备
表1 SDN 4大技术比较
路由、边界服务等功能。可按需部署。3.2 网络实现方案
基于Overlay 技术的云数据中心网络实现方案，其本质是在同一个物理网络之上实现多个虚拟叠加网络。网络虚拟化的技术方案主要有VxLAN（MAC over UDP）、STT（MAC over TCP）、NVGRE（MAC over GRE）以及OpenFlow 等，考虑到VxLAN 是目前主流厂商支持和采用的成熟方案，本方案采用VxLAN 实现。VxLAN 指虚拟可扩展网络，实现在三层IP 网络上构建逻辑二层网络，本质就是对原报文扩展封装UDP 头。具体如图3所示。3.2.1 虚拟网络的建立
VxLAN 的运行依赖于VTEP （Virtual Tunnel End Point，虚拟通道端点），VTEP 位于网络边缘，指VxLAN 隧道终端，用于对VxLAN 报文进行封装/解封装，包括MAC 请求报文和VxLAN 数据报文。源VTEP 负责对来自VM 的以太网帧进行VxLAN 封装，在一端封装报文后通过隧道向另一端VTEP 发送封装报文，另一端VTEP 接收到封装的报文解封装后根
据被封装的MAC 地址进行转发，这样在一组VTEP 之间建立了VxLAN 隧道，以承载不同租户的流量，并可以实现不同租
图2 基于Overlay技术的云数据中心网络整体逻辑架构图
户流量的隔离。VTEP 可由支持VxLAN 的硬件设备或软件来实现。
3.2.2 虚拟网络与非虚拟网络的连接
虚拟网络与非虚拟网络的连接通过VxLAN GW （VxLAN 网关）实现，该VxLAN 网关可由硬件也可由软件来实现。
3.2.3 租户网络灵活部署的实现
统一资源管理平台将网络的配置和管理授权给租户，为租户提供标准的策略以及网络定义模板以实现用
户对自己网络的配置和创建，从而实现租户对自己网络的灵活配置、监控、编排、自动化部署等控制，达
到加快业务上线进度，减轻云数据中心的网络运维难度的目的。
4 结束语
随着云数据中心规模的增大，云数据中心的网络问题日益突出，传统的网络架构已无法满足云计算数据中心的需要，基于SDN 理念的网络，通过解耦网络设备软硬件，释放了网络的灵活性、开放性及创新性，解决了云数据中心在发展过程中遇到的瓶颈，实现了用户流
图3 基于Overlay技术的云数据中心网络实现方案
A network solution in cloud data center based on SDN
TAN Qun-fang, LU Xiao-xia
(Hunan Planning&Designing Institute of Post & Telecommunicationg Co., Ltd., Changsha 410026, China)
Abstract First, the paper introduces the current network problems in cloud data center. Then, itproposes a network推板炉
solution based on overlay technology in cloud data center to solve the problem of network flexible deployment and complexmaintenance considering with the application scenarios, technical architecture, technical advantages and disadvantages, product maturity and other aspects of factors.
Keywords cloud data center; SDN; Overlay; VxLAN
参考文献
[1] Tbomas D N. 软件定义网络——SDN和OpenFlow解析[M]. 北京：
人民邮电出版社，2014.
量在云数据中心的灵活调配和优化，在提高业务服务质量的同时也提升了用户的服务体验。
[2] 雷葆华. SDN核心技术剖析和实战指南[M]. 北京：电子工业
出版社，2014.
[3] 郑叶采，陈世峻. 分布式数据中心的建设与管理[M]. 北京：
清华大学出版社，2013.
ccdp
[4] 饶少阳，陈运清，冯明. 基于SDN的云数据中[J]. 电信科学，
2014(8):33-41.
[5] 马骥. 基于SDN的云数据中心互联[J]. 电信工程技术与标准
化，2015(11):54-59.
第四代移动通信系统（TD-LTE ）关键技术与应用获国家科技进步奖特等奖
在2017年1月9日上午举行的国家科学技术奖励大会上，“第四代移动通信系统（TD-LTE）关键技术与应用”项目荣获2016年度国家科学技术进步奖特等奖。这标志着我国移动通信产业再次登上科技创新的高峰。
移动通信是国家关键基础设施，是全球科技创新和国家竞争力的战略必争高地。30年来，我国经历了“1G空白、2G跟随、3G突破”的发展过程。2005年全球进入4G标准竞争热潮，该项目充分发挥政、产、学、研、用的高效联动作用，由中国移动通信集团公司，工业和信息化部电信研究院牵头，联合电信科学技术研究院、华为，中兴、展讯以及北京邮电大学，清华大学等企业、高校、研究单位，重点克服了技术、产业、组网、测试、组织机制五大挑战，突破重大核心技术，提出并主导TD-LTE国际标准，实现了全产业链的体突破，并在全球广泛应用，实现了我国移动通信产业发展的历史转折。
中国移动通信集团公司作为项目牵头单位之一，在技术标准制定、产业研发阶段，发挥市场龙头带动作用，牵引技术创新、主导标准形成、联合产业攻关；在规模应用阶段，则发挥运营主体创新作用：不仅自己创新，还带动产业创新；不仅自己发展，还带动产业上下游发展；不仅自己领先，还带动国内产业全球领先。 （来源：中国移动通信集团公司)
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