SDN实现安全可靠路还很长

SDN（Software Defined Network）软件定义网络，字面释义都说了是“软件”来定义“网络”，但有心之人会想，这个“软件”到底是如何定义了我们所熟知的“网络”？众所周知，SDN软件定义网络，核心思想就是所谓的“转发、控制分离”，但引入SDN之后，其安全可靠性又如何呢？

SDN的核心特征

SDN归结起来有几大特征。Controller控制器集中控制：集中式/分布式控制器无非是把原本网络设备从孤立的单点做了横向的扩张，将所有SDN化的网络设备统一控制起来。这就好比将N台SDN小交换机“揉”成一台SDN大交换机，统一管理，统一配置。

标准协议接口化：控制器与SDN设备之间的南向协议的标准化以及控制器北向API接口的标准化都是强调了SDN毕竟还是处理“网络”的工作，应用的事SDN“甭管”。可以类比到OSI七层模型，每层对应了每层的工作，彼此调用互不干涉。

通用硬件：这里和NFV没有关系。这里的SDN通用硬件指的是带有SDN处理芯片的网络设备或者是能实现SDN功能的网络设备。并非NFV所强调的x86取代ASIC的设备。

把SDN抽象出来看，其实包括了五个部分。SDN网络设备：网络设备（硬件网络设备或x86里面的软件网络设备，如vSR/vFW等）+SDN能力（可以是SDN芯片或开启SDN功能）。SDN控制器：能处理SDN功能的控制器，可以是软件方式或软件嵌入硬件的方式。SDN APP：这更像是我们熟悉的网络上层功能，例如QoS、路由功能、Overlay功能等等。相比于传统网络，原本孤立的管理/配置如今被SDN统一化了，一个App代表了整个SDN管理域内的所有App功能。南向控制协议：这里场景的控制协议是Openflow，但绝非仅仅是Openflow。可以实现控制功能的协议其实很多，除了最知名的Openflow以外，还有Netconf、PCEP、LISP、MP-BGP、SNMP等等。北向API：此API的主要作用在于提供SDN控制器及其以下部分（南向控制协议、网络设备），能够作为网络驱动供上层应用调用。

两种模式的SDN交换机

通常情况下，启用SDN的交换机可以分成两种模式：纯SDN交换机和混杂模式交换机。纯SDN交换机无脑工作，所有处理过程均依赖于Openflow或类似南向控制协议，主流的有：BGP/LISP/SNMP/NETCONF等。此时的交换机也叫做白盒交换机，其中交换机简化很多芯片功能，但增强了流表转发的功能，其中流表主要由ACL的TCAM芯片提供。只有这类TCAM能匹配SDN里面的十五元组，可以根据组特性进行转发。

混杂模式交换机顾名思义，就是带有Openflow功能的传统交换机，可以根据需要将交换机的一部分转换成SDN，而其实质是传统交换机，有所有相关的转发、控制ASIC芯片。

Openflow标准定义了控制器与交换机之间的交互协议，以及一组交换机操作。这个控制器—交换机协议运行在安全传输层协议（TLS）或无保护TCP连接之上。Openflow使用TCP端口6633或6653。每个流表中每个流条目包括三个部分：（1）匹配match——使用ingress port、packet header以及前一个flow table传递过来的metadata；（2）计数counter——对匹配成功的包进行计数；（3）操作instruction——修改action set或者流水线处理。

交换机针对SDN有一个比较重要的消息类型：Packet-In，主要针对未知数据流无法命中流表的时候，作上送控制器的操作。同样，SDN控制器也有一个比较重要的消息类型：Packet-Out，主要针对下游SDN被管理设备，用于控制器指定从交换机的特定端口发送数据包，或者用于转发通过Packet-in消息接收到的数据包。Packet-Out报文中包含明确的Action动作。

安全隐患依然存在

更深入阐述SDN的大致工作过程，可以从“软件定义”的角度来阐释传统网络中常见的拓扑发现、ARP通信等问题。

可以看到，最关键的应该是第三步，即Controller发送伪装ARP报文给全局同网段交换机，以此来实现ARP广播的同样效果。但也正是这样一个看似合理的安全行为，带来了很多不安全的隐患。可以设想，Controller有几种方式可以获取终端主机的MAC情况。1.通过免费ARP的方式。2.定时申请下游终端的MAC方式，都可以保证对下游终端MAC的始终更新。但同样，集中Controller的方式也带来了单点安全的风险考虑，一旦一台下游主机中毒，不断变化自己的MAC不断做更新动作，此时会极大消耗Controller的资源，形成DOS攻击。同样，Controller的安全如果不是很坚固，则一旦被攻破，所有终端信息将一览无余。

由此可见，SDN在安全可靠性上还有很多路要走。

（责任编辑：HT002）

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