三层交换机之软件定义网络（SDN）
背景介绍
随着云计算和虚拟化技术的发展，网络架构正在发生深刻地变革，软件定义网络（SDN - Software Defined Network）无疑是下一代网络的“范式”。
如何实现SDN呢？OpenFlow是目前最流行的SDN实现方式，具体而言有三种：
1、OpenFlow商业交换机，如思科、Juniper Network、盛科等厂商；
2、基于FPGA实现OpenFlow协议；
3、纯软件OpenFlow交换机实现，如Open vSwitch技术；
SDN(Software Defined Network)
SDN是由美国斯坦福大学Clean-Slate课题研究组提出的一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现。其核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制面与数据面分离开，从而实现网络流量的灵活控制。
如上图，数据面就是交换机和路由器硬件，SDN控制器负责整个拓扑网络的转发链路规划，这样可以形成统一的管理。
OpenFlow
OpenFlow是一个协议，可以理解为SDN的一种实现，通过Flow Table来描述报文转发规则，以下是OpenFlow 1.2定义的Flow Table结构：
- Match Fields：报文匹配字段，包括MAC地址、以太网类型、IP协议类型、IP地址、UDP端口号等
- Priority：报文优先级，多个匹配项中按照优先级匹配
- Counters：匹配的次数
- Instructions：匹配后的操作，如报文编辑、转发属性
- Timeout：该Flow Table在交换机中存在的时间
- Cookie：控制器预留的信息，与报文（数据流）处理无关
除了Flow Table之外，还有Group Table、Meter Table等，这些表结构都可以在协议手册中找到。
此外，为了与控制器（Controller）进行通讯，OpenFlow协议还定义了一套交换机与控制器的通讯协议——OpenFlow Channel，这个协议包括：
- Controller-to-Switch：控制器操作交换机
- 异步通信（Asynchronous）：交换机提交特定报文处理
- 对称通信（Symmetric）：控制器与交换机互相调试
Open vSwitch
Open vSwitch可以理解为一个虚拟交换机，其架构如下：
如上图所示，Open vSwitch就是利用OpenFlow协议设计的虚拟交换机，其报文转发的规则完全依赖Flow Table。
Open vSwitch内部实现近似于一个基于OpenFlow协议的SDN结构，可以将User Space当作控制面（Control Plane），Kernel层当作数据面（Data Plane）。
