SDN南向协议是什么？SDN南向协议简介

在SDN架构中，网络的控制平面和数据平面相互分离，并通过南向协议进行通信，使得逻辑集中的控制器可以对分布式的数据平面进行编程控制。南向协议提供的可编程能力是当下SDN可编程能力的决定因素，所以南向协议是SDN最核心、最重要的接口标准之一。

SDN南向协议尝试为网络数据平面提供统一的、开放的和具有更多编程能力的接口，使得控制器可以基于这些接口对数据平面设备进行编程控制，指导网络流量的转发等行为。根据南向协议提供的可编程能力可以将SDN南向协议分为狭义SDN南向协议和广义SDN南向协议两大类。

狭义的SDN南向协议具有对数据平面编程的能力，可以指导数据平面设备的转发操作等网络行为，典型的SDN南向协议有Openflow协议等。OpenFlow协议可以通过下发流表项来对数据平面设备的网络数据处理逻辑进行编程，从而实现可编程定义的网络。所以狭义SDN南向协议的关键在于是否具有确切的数据平面可编程能力。

根据此定义， POF协议/架构和P4语言/协议也可以归类到SDN狭义南向协议的范畴，但由于这两者比SDN南向协议有更通用的抽象能力，其能力范围已经超越了狭义SDN南向协议的定义，所以并不能简单地归类到狭义SDN南向协议。POF不仅可以实现软件定义的网络数据处理，而且还可以实现软件定义的网络协议解析。即POF可以实现对数据平面协议解析过程和数据处理过程两部分的软件定义，拥有数据平面编程能力，支持协议无关的转发，是完全可编程的南向协议。而OpenFlow仅支持通过软件定义网络数据的处理逻辑，无法对数据平面数据解析逻辑进行编程，所以当需要支持新网络协议时，就暴露出抽象能力不足的缺点。类似的， P4也是一个可对数据解析逻辑和数据处理逻辑编程的语言或者框架. P4不仅是一个SDN南向协议，还是一门网络编程语言，即可以通过P4协议对底层交换机进行编程控制。因为P4的范围超越了纯粹的SDN南向协议，包涵了网络编程语言的概念，所以将其放在完全可编程南向协议部分介绍。本质上， POF和P4更准确的归类应该是完全可编程的通用抽象模型，因为它们同时支持数据平面和控制平面的软件定义。但本章侧重点在南向协议的介绍，所以将两者归类为完全可编程的南向协议。

广义的SDN南向协议主要分为三种类型。第一种是仅具有对数据平面配置能力的南向协议：第二种是应用于广义SDN，具有部分可编程能力的协议；第三种是本来就存在，其应用范围很广，不限于应用在SDN控制平面和数据平面之间传输控制信令的协议。

第一种网络设备配置类型协议的代表有OF—ConfigOVSDB和NET—CONF等协议。目前，这些南向协议已经被OpenDaylight等许多SDN控制器支持。然而，它们只是能对网络设备的资源进行配置，无法指导数据交换。不过，这些协议应用于SDN控制器和数据交换设备之间，所以也属于SDN南向协议范畴。配置型南向协议是Openflow等狭义SDN南向协议的补充，完成对设备资源的配置。

第二种广义的SDN南向协议是应用于广义SDN架构的南向协议，比如应用于ACI架构的OpFlex协议。在ACI架构中，数据平面设备依然保留了很多控制逻辑，甚至更智能，依然负责数据转发等功能，但支持远程控制器通过OpFlex协议来下发策略，指导数据转发设备去实现某一个网络策略。然而， OpFlex是声明式控制（Declarative Control）的协议，其只传输网络策略，并不规定实现网络策略的具体方式，具体实现方式由底层设备实现。在这种情况下， OpFlex具有可编程能力，但是仅拥有很弱的编程能力，无法做到更细致粒度的调度和控制，所以笔者将其归类到广义的SDN南向协议中。

第三种广义SDN南向协议是可应用于SDN的南向协议，其代表有PCEP和XMPP两者本质上都具有可编程能力，但均不是专门为SDN而设计的，而是本来就存在，只是被应用在SDN框架中。PCEP最初被广泛用于TE领域，在SDN出现之后，经常被应用在SDN框架中，所以本章将其归类为广义SDN南向协议，而XMPP可被应用于许多场景，如网络聊天等，其被应用于SDN只是因为其功能适合携带南向数据。所以，本章将XMPP归类到广义SDN南向协议中。

根据以上的分类，本章后续内容将依次介绍狭义的SDN南向协议、广义的SDN南向协议和完全可编程的SDN南向协议。目前为止，南向协议的标准尚未统一，而这个标准之战也正在愈演愈烈，所以本章末尾将介绍SDN南向协议标准竞争的现状，从而让读者对SDN南向协议有全面的了解。