ソフトウェア定義ネットワーキングとは？ SDNの説明

ソフトウェア定義ネットワーキング（SDN）は、ネットワークリソースのプログラムによる管理、制御、および最適化を可能にするネットワークアーキテクチャモデルです。SDNは、ネットワークの設定とトラフィックエンジニアリングを基盤となるハードウェアインフラストラクチャから切り離し、オープンAPIを使用してネットワークの包括的かつ一貫した制御を確保します。それでは見てみましょう。

従来のネットワークアーキテクチャの限界

従来のネットワークアーキテクチャは、手動で設定する必要のある固定機能ネットワークデバイス間の調整に限られた柔軟性を提供します。単一の変更がネットワークパフォーマンスに連鎖的な影響を与え、ネットワーク全体をダウンさせる可能性があります。データトラフィックの爆発的な増加、複雑なネットワークアーキテクチャ、およびネットワークパフォーマンスの向上に対する要求の高まりは、従来のネットワーク管理アプローチを時代遅れにしています。

ソフトウェア定義ネットワーキングの動作

従来のネットワークアーキテクチャモデルの静的な性質は、現代のビジネスITの要求に応えられません。組織は、急速に進化する技術とビジネス環境に基づいてスケールし、動的なコンピューティング環境をサポートする柔軟性を持つネットワークインフラを必要としています。ソフトウェア定義ネットワーキングは、これらの懸念に対処するために以下の重要な特性を提供します：

各特性をより詳細に見てみましょう。

切り離されたアーキテクチャプレーン

古典的な通信ネットワークアーキテクチャは、3つの主要なコンポーネントで構成されています：

• コントロールプレーンは、トラフィックのルーティングとネットワークトポロジを定義するネットワークアーキテクチャコンポーネントを指します。
• データプレーンは、コントロールプレーンから供給された設定に基づいてトラフィックを物理的に処理するネットワークアーキテクチャ層です。
• 管理プレーンは、ネットワークスタックのすべての層にわたる広範なネットワーク設定、監視、管理プロセスを扱います。

従来のネットワークアーキテクチャでは、コントロールプレーンとデータプレーンが統合されています。システムへの変更は、物理ネットワークデバイス、プロトコル、およびそれらがサポートするソフトウェアの設定に依存しています。ネットワークデバイスが論理的なネットワークトラフィックフローをボトルネックするため、全体のシステムに対して限られた変更しか実施できません。デバイスは自律的に機能し、広範なネットワークに対する論理的な認識は限られています。対照的に、SDNはコントロールプレーンをデータプレーンから切り離し、コントローラーレベルでネットワークロジックを中央集約的に統合します。2つのプレーンの間に分離されたコントローラーは、ネットワークインテリジェンスを論理的に集中させ、ユーザーがネットワークデバイスからアプリケーションサーバーやコントローラーに移動させるプログラム可能な機能を選択できるようにします。論理的に集中した切り離されたコントローラーの操作により、組織はネットワークインフラストラクチャを自動化、拡張、監視、維持、管理、拡張、プロビジョニング、およびトラブルシューティングするための柔軟性が向上します。アプリケーションは、ネットワークの状態のグローバルビューを取得するためにコントローラーと直接対話します。動的でスケーラブルかつ柔軟なネットワークインフラストラクチャは、運用を簡素化し、ネットワークアーキテクチャのボトルネックによって制限される新しいビジネス機会をテストする能力をもたらします。

ネットワークプログラマビリティ

10台のルーターを1台ずつプログラミングし、すべてのデバイスがどのように設定され、どのように動作することになっているかを追跡することを想像してください。それを何百、何千のデバイスにスケールアップすると、デバイスの監視、設定、および管理に関わる手動プロセスは効果を失います。ネットワーク管理システム（NMS）さえも、ネットワークのボトルネック、エラー、パフォーマンスの問題を排除するには不十分です。SDNアルゴリズムを使用すると、繰り返し可能なデバイス設定および管理プロセスの数は制限ではありません。SDNは1,000台のルーターを10台のルーターと同様に見ることができます。アルゴリズムは、スケールされた環境で実現されるネットワーク設定の変化する動態を組み込むことができます。SDN機能は、シスアドミンがネットワークの変化や動的なトラフィックフローパターンに応じて「何をするか」をネットワークに指示することを可能にします。さらに、ネットワークプログラマビリティは、ネットワーク全体の一貫した状態に向けたグローバル最適化を達成するための鍵です。ネットワークは、周囲の意識なしに各コンポーネントが個別にプログラムされるとき、単一の状態に収束しません：

• ネットワーク環境
• 状態
• 設定パターン

SDNは、ユーザーがローカル最適化を論理的に中央集約されたインテリジェンスとネットワークリソースの制御に置き換えることを可能にします。基盤となる依存関係と制限は、ネットワークアーキテクチャのデータプレーンとコントロールプレーンコンポーネントの切り離された性質を考慮すると、（少なくとも同じ方法では）適用されません。数百の個別の管理コンソールの設定を調整する代わりに、アプリケーションはAPIを通じて適切なネットワークデバイスと対話し、ネットワーク全体のパフォーマンス、機能、および制御を一貫して維持できます。

オープン性と相互運用性

ベンダーの相互運用性とネットワーク統合は、デバイスの計画と購入から設定と管理に至るまで、ネットワークトラフィックエンジニアリングの主要な基準です。ベンダーニュートラリティは、組織が技術的およびビジネス要件に最適なインフラ投資を行うことを可能にします。SDN相互運用性の2つのレイヤーを考慮してください：インフラストラクチャとサービス：

• インフラストラクチャレイヤーでは、SDNは複数のベンダー間のデバイス間通信のための標準プロトコルをサポートし、共通のソフトウェア環境を維持します。
• サービスレイヤーでは、SDNはインフラ全体の組織ポリシー、システム、およびネットワークアプリケーションを管理します。これらは、複数のオープンでモジュール化された次元に分割できます。

SDNシステムでは、オープンネットワークオーケストレーション、サービス、ネットワーク管理システムが展開を簡素化します。たとえば、RESTful APIは、すべてのネットワークデバイスベンダーがサポートするオープンプロトコルを介して通信に使用できます。その結果、ネットワークインフラストラクチャは拡張が容易で、全体のシステムはネットワークパフォーマンスとスケーラビリティのボトルネックに直面しません。アーキテクチャ抽象化レイヤーにより、コントローラーはOpenFlowやその他の拡張可能なプロトコルなどのオープンスタンダードを使用してトラフィックを簡単に管理できます。最後に、SDNコントローラープラットフォーム自体は、ユーザーが機能を拡張し、特定のネットワーク管理機能を実行するためにAPIやモジュールを介してアプリケーションを追加できるオープンシステムとして機能します。

SDNに関する誤解

SDNは、従来のネットワーキングインフラストラクチャに対する重要なアーキテクチャの変更です。しかし、この技術は、既存のネットワークを中断し、SDNを構成する完全に新しいハードウェアとソフトウェアリソースに置き換える必要はありません。実際、組織は、次のような特定のSDNユースケースから始めることができます：

• ネットワークを監視して最適化
• アカウントの親和性とアクセス制限を特定
• 技術をスケールで採用する際に特定のワークロードをオーケストレーション

本質的に、SDNは従来のネットワーキングデバイスを置き換えるものではなく、自動化を通じてスイッチにのみ適用されるものでもありません。代わりに、SDNはアーキテクチャを再構築して、ネットワーク全体にわたる複数のレベルの自動化を可能にします。オープンネットワーキング財団は、SDNモデルの3つの主要部分を特定しています：

SDNと従来のネットワークインフラストラクチャの主要なアーキテクチャの違いは、コントロール層とインフラ層にあります。しかし、コントローラーとサービス間のデータ通信の新しいアプローチを定義するのは、アプリケーション層内のSDNプログラムです。コントローラーと集中管理プレーンは、SDNが従来のネットワークアーキテクチャと異なる理由を定義します。アプリケーション層の技術は、これらの違いをパフォーマンスの向上に変換し、具体的なビジネス成果をもたらす役割を担っています。

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