（一） 互聯(lián)網(wǎng)流量迎來爆發(fā)，SDN 助力網(wǎng)絡結構迎接新時代挑戰(zhàn)

    服務器虛擬化與云化日漸成為主流模式，對網(wǎng)絡協(xié)調(diào)能力提出更高要求 。出于對產(chǎn)品優(yōu)化及公司資源利用率優(yōu)化的考慮，近年來服務器虛擬化與云化已日漸被主流公司所接受，以互聯(lián)網(wǎng)公司為代表的數(shù)據(jù)密集型公司逐漸從私有數(shù)據(jù)中心向公有加私有混合云的模式轉型。該趨勢為全球互聯(lián)網(wǎng)帶來的兩個直接影響是數(shù)據(jù)中心數(shù)量的增加及數(shù)據(jù)中心間流量交換的增長。不同于傳統(tǒng)模式下的用戶訪問，云計算要求滿足用戶從任意設備、時間及地點訪問公司內(nèi)容的需求，因此流量更為復雜多變，對于網(wǎng)絡的協(xié)調(diào)能力提出了更高的要求。

全球互聯(lián)網(wǎng)流量預測（Eb/ 月）

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全球數(shù)據(jù)中心流量預測(Eb)

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    傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構應對流量暴增乏力，產(chǎn)業(yè)亟需新型替代解決方案 。傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構下，流量的配置需要管理員預先進行設計，在實際運行過程中輔以負載均衡器等設備以實現(xiàn)有限的流量調(diào)度。靈活性與實時性的缺乏導致的直接結果是網(wǎng)絡設備的低利用率，為了應對高峰時段的流量，系統(tǒng)內(nèi)不得不添置大量額外的基礎設施以滿足要求。在流量爆發(fā)性增長的大背景下，傳統(tǒng)的增設基礎設施的方式應對能力極其有限，而且不能解決長久以來的低利用率問題，此外大量購置，運營及維護基礎設施所產(chǎn)生的高額費用也預示了傳統(tǒng)解決方案較低的可持續(xù)性，因此產(chǎn)業(yè)亟需新型的替代解決方案。

    誕生于校園項目，OpenFlow 理念促進 SDN 理論發(fā)展落地 。2006 年，SDN 的雛形誕生于美國 GENI 項目資助的斯坦福大學 Clean Slate 課題，斯坦福大學 Nick McKeown 教授為首的研究團隊提出了 Openflow 的概念用于校園網(wǎng)絡的試驗創(chuàng)新。隨后 Nick McKeown 教授等人提出了 OpenFlow 的概念，并于當年在 ACM SIGCOMM 發(fā)表了題為《OpenFlow: Enabling Innovationin Campus Networks》的論文，并于日后進一步提出了 SDN 的概念。2009 年 SDN 概念入圍Technology Review 年度十大前沿技術，自此獲得了學術界和工業(yè)界的廣泛認可和大力支持并于同年 12 月規(guī)范發(fā)布了具有里程碑意義的可用于商業(yè)化產(chǎn)品的 OpenFlow1.0 版本。

SDN 理論發(fā)展歷程

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    傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構閉源冗雜，局限性較為明顯。典型的傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構分為五個組成部分：應用層，控制層，基礎設施層，連接應用層與控制層的北向接口及連接控制層與基礎設施層的南向接口。其中南向接口采用的是設備生產(chǎn)商專有的閉源交換協(xié)議，同時廠商間的私有代碼也并未實現(xiàn)標準化。這一特性導致了傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構中控制層和基礎設施層都被集成在傳統(tǒng)交換機中，用戶無法實現(xiàn)對不同廠商設備的集中控制與管理，同時應用層的設計也只能基于現(xiàn)有基礎設施預設的功能，某些情況下為了實現(xiàn)新功能必須添置其他種類的設備，極大地限制了網(wǎng)絡的靈活性。

    控制層與基礎設施層分離 ，SDN 為傳統(tǒng)網(wǎng)絡結構提供更多靈活性 。SDN 網(wǎng)絡與傳統(tǒng)網(wǎng)絡最大的區(qū)別是通過可編程的開放接口實現(xiàn)了控制層與基礎設施層的分離，即通過開源的OpenFlow 協(xié)議實現(xiàn)控制層與基礎設施層間的交互，并相應地使用同一標準化的網(wǎng)絡基礎設備替代預制的特化網(wǎng)絡基礎設備。此外控制層在獨立后可以實現(xiàn)控制層的集中管理，打破了傳統(tǒng)的分布式設備控制機制，提供了管理層面上更多的靈活性。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構

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SDN網(wǎng)絡架構

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    標準化通用設備 替代傳統(tǒng)專用預制設備 ， 有效節(jié)約采購運營成本 。由于 SDN 網(wǎng)絡架構中使用標準化的通信協(xié)議代替了閉源專屬的交換協(xié)議，因此可以進而實現(xiàn)基礎設施層面上的設備標準化。傳統(tǒng)設備不僅需要較高的采購成本以滿足不同的應用需求，同時根據(jù)需求對采用不同協(xié)議的設備進行配置也是一項需要消耗大量人力與時間的工作，進而帶來較為高昂的運營成本。使用標準化的設備可以有效提高設備的使用效率，并減少配置維護的人工投入。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡與 SDN網(wǎng)絡架構比較

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    SDN 架構未來應用場景廣泛 ，未來將改變現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結構。據(jù)最新報告顯示，全球 SDN 市場 2012-2018 年將以 61.5%的年復合增長率飆升，預計到 2018 年市場規(guī)模將達 35.2 億美元。其中云服務提供商、企業(yè)、及電信運營商是SDN的主要目標客戶群。目前企業(yè)領域將是SDN的最大市場，然后是云計算領域，最后是電信運營商領域。不過未來幾年云計算領域將會成為增長最快的細分市場，因為SDN 能幫助該領域用戶顯著降低運營和資本支出。

    智能控制靈活性強 ，SDN 架構將在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心領域發(fā)揮重要作用 。隨著目前數(shù)據(jù)存儲與處理云化的趨勢，數(shù)據(jù)中心作為云計算的基礎設施發(fā)展迅速，其內(nèi)部入駐的客戶情況多種多樣，加之云計算時代來自用戶不同接入設備，地點，時間的多樣性，直接導致了數(shù)據(jù)中心業(yè)務對于網(wǎng)絡控制靈活性的高要求。而 SDN 架構的特點預示著其將在快速發(fā)展的數(shù)據(jù)中心領域起到重要作用，同時未來 SDN 相關技術的市場規(guī)模將受數(shù)據(jù)中心業(yè)務的拉動產(chǎn)生顯著增長。此外未來 SDN 市場也將進行細分，包括 SDN 控制器（Controller）、SDN 交換機、云支撐和編排、安全、及服務，其中云支撐和編排將占據(jù)更多份額，其次是SDN交換機，第三是Controller。

    流量調(diào)度智能，運維自動化程度高，SDN 有望在電信網(wǎng)絡領域得到應用。SDN 相關技術在電信網(wǎng)絡領域的應用將極大地節(jié)省設備購置及運維人員方面的支出。國際方面美國 AT&T、Verizon、德國電信、日本 NTT 都已提出了基于 SDN 的發(fā)展計劃，同時國內(nèi)三大運營商均分別出臺了對于 SDN 應用的規(guī)劃，預計將從數(shù)據(jù)中心領域入手，逐漸向傳輸網(wǎng)與承載網(wǎng)領域推進。因此 SDN 在未來電信網(wǎng)絡領域的市場前景同樣較為廣闊，據(jù)預測，到 2020 年電信 SDN 市場規(guī)模將達到 87 億美元。

國內(nèi)三大運營商 SDN 技術應用規(guī)劃

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    圍繞 SDN 技術形成三大產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 ，現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結構或重新洗牌 。目前圍繞 SDN 技術的潛在機遇，國際范圍內(nèi)已經(jīng)形成了三大產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。

    以 Google， Amazon， Facebook 為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為了擺脫目前網(wǎng)絡基礎設施受制于設備制造商的局面，圍繞 OpenFlow 及相關技術創(chuàng)立了 ONF 基金會，旨在推廣 SDN 技術的標準化和商業(yè)化；與之對立的是以傳統(tǒng)設備制造商為代表的 ODL 項目，提倡在南向接口中采用 OpenFlow 結合私有協(xié)議的混合模式，其主旨是在維護設備制造商利益的前提下推廣 SDN。此外還有專注與電信網(wǎng)絡 SDN 化的 ONOS，其主要成員即是電信運營商。隨著未來 SDN 技術的進一步標準化，傳統(tǒng)設備制造商可能會受到?jīng)_擊，同時為中小技術公司提供超越機會，現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結構有進行洗牌的可能。

    （二）傳統(tǒng)網(wǎng)絡效率低下，DCI專網(wǎng)加速數(shù)據(jù)中心發(fā)展

    全球網(wǎng)絡數(shù)據(jù)量爆發(fā)性增長 ，云端轉移趨勢推動 IDC 大規(guī)模崛起 。隨著互聯(lián)網(wǎng)在全球大部分地區(qū)實現(xiàn)全面普及以及移動數(shù)據(jù)的更新?lián)Q代式發(fā)展，全球互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長的態(tài)勢。對大量數(shù)據(jù)存儲和處理的需求催生了數(shù)據(jù)中心行業(yè)的發(fā)展，加之近年來互聯(lián)網(wǎng)公司服務器向云端轉移的趨勢日漸成為主流，IDC 行業(yè)正處于大規(guī)模崛起的階段，國際上的主要廠商諸如 Equinix 和 Digital Realty 等公司都在積極進行海外擴張。國內(nèi) IDC 市場同樣處于快速發(fā)展階段，據(jù)數(shù)據(jù)，預計未來三年 IDC 市場增速將在 35%以上，到 2018 年市場規(guī)模將達到約 1400 億元，增速將接近 39.6%。

    數(shù)據(jù)中心互聯(lián)業(yè)務創(chuàng)新，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸呈現(xiàn)新型態(tài)勢。云存儲的模式需要滿足用戶通過任意設備在任意時間和地點訪問服務器內(nèi)容的需求，因此對于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡傳輸有著較為特殊的要求。加之近年來為進一步挖掘數(shù)據(jù)中心內(nèi)不同企業(yè)用戶所持有的數(shù)據(jù)潛在價值，許多 IDC廠商在傳統(tǒng)機柜托管或 IDC 機房運維管控等服務的基礎上推出了用戶間互聯(lián)及數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等新型增值服務。據(jù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)流量目前已經(jīng)占到數(shù)據(jù)中心總流量的三成左右，且是其中增速較快的一個分支，預計 2014-2019 年期間數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的流量復合增長率在31%左右。

數(shù)據(jù)中心訪問流量構成

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數(shù)據(jù)中心間互訪流量增速（單位：Eb）

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    數(shù)據(jù)中心各類業(yè)務占用不同渠道，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)對電信網(wǎng)絡提出更高要求。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的不同業(yè)務類型所占用的渠道資源也不盡相同，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換所采用的是自有的交換設備及線纜，駐場用戶間互訪通過數(shù)據(jù)中心自有的交換中心進行，同樣使用的是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的渠道資源；與之相對的是外部用戶訪問的流量以及數(shù)據(jù)中心間互訪的流量，目前絕大部分占用的仍是電信網(wǎng)絡資源，即包括骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)及接入網(wǎng)在內(nèi)的網(wǎng)絡資源。隨著訪問與交換流量的增長，數(shù)據(jù)中心對電信網(wǎng)絡提出更高要求。

    數(shù)據(jù)中心互聯(lián)業(yè)務仍主要使用傳統(tǒng)渠道，網(wǎng)絡擁堵低效影響行業(yè)發(fā)展。由于各類用戶對于數(shù)據(jù)中心內(nèi)容訪問的速度擁有較高要求，因此使用的網(wǎng)絡質量對于數(shù)據(jù)中心業(yè)務質量有著重要影響。目前傳統(tǒng) IP 網(wǎng)絡存在著諸多問題，對數(shù)據(jù)中心業(yè)務有著較大的負面影響，例如網(wǎng)絡結構過于龐大繁雜，鏈路利用率低下，維護檢修困難導致出現(xiàn)問題不能及時得到排除，各類業(yè)務共同占用一個渠道可能會存在相互間影響等狀況。這些問題植根于網(wǎng)絡的復雜性本身，若數(shù)據(jù)中心業(yè)務繼續(xù)使用相關資源，其負面影響將會有較強的持續(xù)性。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡缺乏靈活性影響數(shù)據(jù)中心業(yè)務

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數(shù)據(jù)中心互聯(lián)業(yè)務不必要地占用骨干網(wǎng)資源

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    擴容能力未知部署過程冗長，傳統(tǒng)網(wǎng)絡限制數(shù)據(jù)中心相關業(yè)務落地速度。在傳統(tǒng) IP 網(wǎng)絡中為滿足流量增長需求，通過添置基礎設備對網(wǎng)絡進行擴容，擴容過程中增加的設備數(shù)量及種類會加重已有的網(wǎng)絡復雜性因而存在進一步降低網(wǎng)絡效率的風險。傳統(tǒng)的擴容方式是否會進入惡性循環(huán)，以及擴容的可持續(xù)性都面臨著挑戰(zhàn)，相應地未來網(wǎng)絡的承載能力是否能夠滿足快速成長的數(shù)據(jù)中心相關業(yè)務需求也存在著不確定性。同時，受現(xiàn)有網(wǎng)絡復雜性影響整個部署進程周期會被拉長，因而影響相關業(yè)務落地速度。

    獨立于傳統(tǒng) IP 網(wǎng)絡建立高速通道 ，DCI 專有網(wǎng)絡提供解決問題新思路 。由于外部用戶訪問數(shù)據(jù)中心的特殊性決定了該項業(yè)務無法獨立于傳統(tǒng) IP 網(wǎng)絡運行，而理論上數(shù)據(jù)中心互聯(lián)業(yè)務是可以使用專有渠道進行，從而避免了傳統(tǒng) IP 網(wǎng)絡的擁堵影響，也避免造成了骨干網(wǎng)資源的不必要浪費。在 DCI 專網(wǎng)的架構中，同城或跨城數(shù)據(jù)中心間的訪問將通過專有物理線纜直接進行，而無需經(jīng)歷接入網(wǎng)-城域網(wǎng)-骨干網(wǎng)-城域網(wǎng)-接入網(wǎng)的不必要路徑，顯著地提升了數(shù)據(jù)中心業(yè)務的進行效率。此外因 DCI 專網(wǎng)的獨立性，其未來擴容及業(yè)務部署均會相對便捷，與IDC 產(chǎn)業(yè)本身的快速發(fā)展向匹配。

DCI網(wǎng)絡的結構及流量流向

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    DCI 的技術逐步推出，互聯(lián)網(wǎng)公司電信運營商開始著手 DCI 網(wǎng)絡部署實踐 。目前 DCI 網(wǎng)絡相關產(chǎn)業(yè)仍處在發(fā)展的早期階段，但在相關設備解決方案及網(wǎng)絡本身的建設方面均已經(jīng)取得了一些成果。設備方面，國際光器件廠商諸如 Infinera、Ciena、Coriant、阿爾卡特朗訊、ADVA均先后發(fā)布了自己的光網(wǎng)絡 DCI 平臺。此外主流互聯(lián)網(wǎng)公司及各大運營商也開始著手搭建自己的 DCI 網(wǎng)絡，其中國內(nèi)公司包括騰訊及三大運營商等。

國際廠商 針對 DCI網(wǎng)絡的解決方案

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    （三）SDN 與 與 DCI 功能需求契合，谷歌 B4 項目開創(chuàng)先河

    由于 功能需求高度契合 ，SDN 技術可在 DCI 領域大顯身手 。SDN 可將網(wǎng)絡配置從單臺設備遷移到軟件平臺上，將使設備變得更加簡單。網(wǎng)絡配置由中央控制器管理，該控制器是個包含算法、分析和規(guī)則軟件，它利用 OpenFlow 或其他協(xié)議將配置下發(fā)給網(wǎng)絡設備。SDN 允許網(wǎng)絡工程師更加靈活地控制和管理網(wǎng)絡，最好地服務于需求，從而實現(xiàn)提升網(wǎng)絡功能、降低運營成本的目的。有很多這樣的企業(yè)，為每個企業(yè)提供不同的 VPN 鏈路，并且實現(xiàn)按需創(chuàng)建，提供加密，提供 Qos 保證等這些問題就可以通過 SDN 來實現(xiàn)。因此將 SDN 技術應用于 DCI 領域將極大地提高系統(tǒng)效率，同時也預示著充分的市場想象空間。

    谷歌 B4 項目 開創(chuàng)業(yè)界先河 ， 其他廠商積極參與實踐 。谷歌公司于 2012 年完成了其對數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡的改造工程，該項工程中谷歌公司使用了第五代 SDN 技術即 Jupiter 將其分布在全球的 36 個數(shù)據(jù)中心進行連接，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡寬帶利用率由 30%-40%至 90%的提升。此外日本電報電話公司也與2013年使用SDN技術實現(xiàn)了其全球10個云數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)，其他廠商也在積極地嘗試此項技術，爭取在未來的市場中占領先機。隨著谷歌對于 SDN 技術的成功應用，未來 SDN 在 DCI 方面的應用將會迎來快速發(fā)展。

谷歌 B4項目示意圖

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    三層結構實現(xiàn)智能管控，提高整路寬帶利用率。B4 自下而上分為三個層次，最底層為交換機層，運行著 OpenFlow 交換機，由 Google 設計并請 OEM 廠商代工采用 24 顆 16X10Gb 芯片，搭建成 128 個 10Gb 端口交?機。中間層為各個數(shù)據(jù)中心上的局部 SDN 控制器層�？刂破骺梢�?集下一層中交?機的狀態(tài)信息，通過網(wǎng)關匯總后，送至流量總控制器進行路徑計算。最頂層為流量控制核心層，負責流量的總體控制。當一個新的業(yè)務數(shù)據(jù)開始傳輸時，全局流量控制器會根據(jù)各個數(shù)據(jù)中心的 SDN 控制器收集鏈路信息為任務選擇最優(yōu)路徑，然后將路徑方案通過 SDN 控制器配置到 SDN 交?機中，從而整體上提高整路帶寬利用率。

    SDN 技術產(chǎn)業(yè)參與者態(tài)度積極，未來市場潛力巨大。據(jù)調(diào)查，45%的企業(yè)打算在未來兩年內(nèi)增加 SDN 廣域網(wǎng)方面的支出。調(diào)研機構稱2020 年軟件定義廣域網(wǎng)市場的收入規(guī)模將超過 60 億美元。自 2015 年開始，復合年增長率會超過 90%。2015 年年末預測 SDN 向廣域網(wǎng)發(fā)展為“中國信息通信行業(yè)2016 年十大趨勢”之一。由此可見產(chǎn)業(yè)的市場潛力較為巨大。

企業(yè)未來計劃深入使用 SDN的意愿

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    相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2017-2022年中國服務器市場分析預測及未來發(fā)展趨勢報告》

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