شرح الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) في 5 دقائق أو أقل

تعتبر SDN بمثابة تقنية تمكين رئيسية لتطوير تقنيات وتطبيقات الشبكات الجديدة.

ساهم نمو محتوى الوسائط المتعددة ، والاستخدام المتزايد للأجهزة المحمولة ، والطلب على الحوسبة السحابية في الحاجة إلى بنى شبكات أكثر مرونة وكفاءة.

نظرًا لأن هذه الاتجاهات أدت إلى أنماط حركة مرور غير متوقعة وزيادة مفاجئة في الطلب على موارد معينة ، فقد كافحت هياكل الشبكات التقليدية لمواكبة ذلك.

كانت هناك حاجة إلى إستراتيجية بديلة لأن توسيع البنية التحتية للشبكة للتعامل مع هذه التقلبات يمكن أن يكون مكلفًا ومعقدًا للغاية.

تم تطوير SDN لحل هذه المشكلة عن طريق فصل مستوى التحكم عن مستوى البيانات. يتيح ذلك للشبكة إعادة تكوين نفسها تلقائيًا لتلبية المتطلبات المتغيرة وتحسين أدائها وكفاءتها بشكل عام. دعونا نفهم ما هو كل شيء عن SDN.

ما هو SDN؟

الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) هي بنية شبكات حديثة تسمح للمسؤولين باستخدام البرامج لتحديد سلوك أجهزة الشبكة والتحكم فيها بدلاً من تكوين تلك الأجهزة بشكل فردي.

غالبًا ما يتم إقرانها بالظاهرية الافتراضية لوظيفة الشبكة (NFV) لتحسين مرونة الشبكة وفعاليتها من حيث التكلفة. كما أنه يسمح بمركزية استخبارات الشبكة ، مما يسهل استكشاف أخطاء الشبكة ومراقبتها.

هندسة SDN

تتضمن بنية SDN عادةً ثلاث طبقات رئيسية: مستوى التطبيق ومستوى التحكم ومستوى البيانات.

حقوق الصورة: Sotirios Goudos

  • طبقة التطبيق: هذه هي الطبقة العليا من بنية SDN ، وهي مسؤولة عن تحديد السلوك المطلوب للشبكة. قد تتضمن التطبيقات في هذه الطبقة أدوات هندسة حركة المرور أو سياسات الأمان أو تراكبات الشبكة الافتراضية.
  • طبقة التحكم: طبقة التحكم مسؤولة عن تنفيذ السياسات والقواعد المحددة في طبقة التطبيق. يتم تنفيذه عادةً كوحدة تحكم مركزية تتصل بأجهزة الشبكة في مستوى البيانات.
  • طبقة البيانات أو طبقة البنية التحتية: تتكون هذه الطبقة من أجهزة الشبكة المادية ، مثل المحولات وأجهزة التوجيه ، التي تشكل مستوى البيانات. هذه الأجهزة مسؤولة عن إعادة توجيه حركة مرور الشبكة عبر الشبكة.
  • تُستخدم الواجهات المتجه شمالًا وجنوبًا لتسهيل الاتصال بين الطبقات المختلفة للهندسة المعمارية. يسمح دمج هذه الطبقات الثلاث للشبكة بالعمل بطريقة منسقة وفعالة.

    كيف يعمل SDN؟

    في شبكة SDN ، يتم فصل مستوى التحكم ومستوى البيانات. يتخذ مستوى التحكم قرارات حول كيفية توجيه حركة المرور عبر الشبكة ، بينما يكون مستوى البيانات مسؤولاً عن إعادة توجيه حركة المرور وفقًا لتلك القرارات.

      كيفية البحث عن اسم المستخدم وكلمة المرور لتسجيل الدخول إلى Tinder

    حقوق الصورة: جون لوه

    يتم تنفيذ مستوى التحكم باستخدام وحدة تحكم مركزية ، أو تطبيق برمجي يعمل على خادم واحد أو مجموعة من الخوادم. تحتفظ وحدة التحكم بنظرة عالمية للشبكة وتستخدم هذا الرأي لاتخاذ قرارات حول كيفية إعادة توجيه حركة المرور. يقوم بذلك عن طريق الاتصال بعناصر مستوى البيانات في الشبكة ، والتي تُعرف باسم “عناصر إعادة التوجيه” أو “المحولات”.

    عادةً ما تكون هذه المحولات في شبكة SDN “مفتوحة” ، مما يعني أنه يمكن التحكم فيها وبرمجتها بواسطة برنامج خارجي بدلاً من تشفيرها باستخدام مجموعة ثابتة من القواعد لإعادة توجيه حركة المرور. نتيجة لذلك ، يمكن لوحدة التحكم تكوين المحولات لنقل حركة المرور بالطريقة المرغوبة.

    للتحكم في المفاتيح ، تتواصل وحدة التحكم معهم باستخدام واجهة برمجة تطبيقات متجهة جنوباً ، وهي مجموعة من البروتوكولات والواجهات التي يمكن لوحدة التحكم استخدامها لإرسال التعليمات إلى المحولات وتلقي معلومات الحالة منها. وتستخدم وحدة التحكم واجهات برمجة التطبيقات المتجهة شمالًا للتواصل مع التطبيقات والأنظمة عالية المستوى التي تحتاج إلى استخدام الشبكة ، مثل التطبيقات التي تعمل في السحابة.

    بهذه الطريقة ، تعمل وحدة التحكم بمثابة “عقل” الشبكة من خلال اتخاذ قرارات حول كيفية توجيه حركة المرور وإيصال هذه القرارات إلى المحولات ، والتي تعمل بمثابة “عضلة” للشبكة ، وتنفيذ التعليمات الواردة من تحكم وتحويل حركة المرور وفقًا لذلك.

    ميزات SDN

    هناك العديد من الميزات الرئيسية لـ SDN التي تميزها عن بنيات الشبكات التقليدية:

    • المرونة: يمكن إجراء تغييرات على الشبكة بدون إعادة تكوين الأجهزة ماديًا مما يسمح لمديري الشبكة بالتفاعل بسرعة مع المتطلبات والظروف المتطورة.
    • قابلية البرمجة: من الممكن التحكم برمجيًا في سلوك الشبكة باستخدام واجهات برمجة التطبيقات أو أدوات تطوير البرامج الأخرى. هذا يجعل من السهل أتمتة مهام الشبكة ودمج الشبكة مع الأنظمة الأخرى.
    • التجريد: في بنية SDN ، يتم فصل مستوى التحكم عن مستوى البيانات ، والذي يقوم بإعادة توجيه حركة المرور. يساعد هذا المهندسين على تغيير كيفية عمل الشبكة بسهولة دون التأثير على أجهزة حركة المرور المعاد توجيهها.
    • المحاكاة الافتراضية: تسمح أيضًا بإضفاء الطابع الافتراضي على موارد الشبكات ، مما يسمح للمسؤولين بإنشاء شبكات افتراضية عند الطلب. يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص في بيئات الحوسبة السحابية حيث يمكن أن يكون الطلب على موارد الشبكات ديناميكيًا للغاية.

    بالإضافة إلى الميزات المذكورة أعلاه ، تتمثل الميزة الأساسية لاستخدام SDN في أنه يمكّن الشركات من محاكاة البنية التحتية للشبكات المادية في البرامج ، وبالتالي تقليل النفقات الرأسمالية الإجمالية (CAPEX) ونفقات التشغيل (OPEX).

      11 برنامج مفتوح المصدر لمصممي الويب والرسومات

    أنواع بنى SDN

    بشكل عام ، قد تتطلب أنواع مختلفة من الشبكات مناهج مختلفة لـ SDN.

    على سبيل المثال ، قد تستفيد شبكة مؤسسة كبيرة بها العديد من أنواع الأجهزة المختلفة وطوبولوجيا معقدة من بنية SDN المختلطة ، والتي تجمع بين عناصر كل من SDN المركزية والموزعة. على العكس من ذلك ، قد يعمل تصميم SDN المركزي بشكل جيد لشبكة أصغر مع عدد أقل من الأجهزة وبنية أبسط.

    من المهم تقييم الخيارات المختلفة بعناية واختيار الهيكل الذي يلبي احتياجات المنظمة على أفضل وجه. يستخدم SDN بشكل أساسي خمسة نماذج معمارية مختلفة.

    # 1. SDN المركزي

    في بنية SDN المركزية ، يتم دمج جميع وظائف التحكم والإدارة في وحدة تحكم مركزية واحدة ، مما يسمح للمسؤولين بتحديد سلوك الشبكة والتحكم فيه بسهولة. ومع ذلك ، يمكنها أيضًا إنشاء نقطة فشل واحدة.

    # 2. الموزعة SDN

    في هذا النوع من البنية ، يتم توزيع وظائف التحكم بين وحدات تحكم متعددة ، مما يحسن الموثوقية ولكن يجعل إدارة الشبكة أكثر تعقيدًا.

    # 3. الهجين SDN

    يجمع نموذج بنية SDN الهجين بين عناصر SDN المركزية والموزعة. قد تستخدم وحدة تحكم مركزية لبعض الوظائف ووحدات تحكم موزعة للآخرين ، اعتمادًا على احتياجات الشبكة.

    # 4. تراكب SDN

    تستخدم معماريات التراكب تقنيات الشبكات الافتراضية ، مثل VXLAN أو NVGRE ، لإنشاء شبكة منطقية أعلى شبكة فعلية موجودة. يتيح ذلك للمسؤولين إنشاء شبكات افتراضية يمكن إنشاؤها وتعديلها وحذفها بسهولة.

    # 5. الأساس الذي تقوم عليه SDN

    تستخدم البنية التحتية للشبكة البنية التحتية الحالية للشبكة لدعم إنشاء الشبكات الافتراضية التي قد تستخدم تقنيات مثل MPLS أو توجيه المقطع لإنشاء روابط افتراضية بين الأجهزة في الشبكة.

    مصادر التعلم

    قد يكون من الصعب اختيار أفضل الموارد للتعرف على المفاهيم المتعلقة بالشبكات المعرفة بالبرمجيات ، حيث تتوفر العديد من الخيارات المختلفة. لذلك ، قد يكون من المفيد تجربة بعض الموارد المختلفة لمعرفة الأفضل بالنسبة لك.

    # 1. دورة تحطم SDN عملية / تدريب عملي

    هذه دورة مقدمة على منصة Udemy. هذه الدورة هي طريقة ممتازة لاكتساب خبرة عملية في برمجة الشبكات القائمة على SDN و OpenFlow. كما يغطي مجموعة متنوعة من مفاهيم OpenFlow المتقدمة مثل جدول العدادات (QoS) وجدول المجموعة (موازن التحميل ، المتشمم).

    نوصي بشدة بهذه الدورة لأي شخص يتطلع إلى معرفة المزيد عن SDN والتقنيات المختلفة المعنية. يكفي فقط المعرفة الأساسية بالشبكات للبدء في هذه الدورة التدريبية.

    # 2. SDN: الشبكات المعرفة بالبرمجيات

    يناقش هذا الكتاب بشكل أساسي التقنيات والبروتوكولات الأساسية الخاصة بـ SDN ، بما في ذلك OpenFlow و OpenStack و ONOS. يقدم أمثلة مفصلة عن كيفية استخدام هذه التقنيات لبناء وإدارة الشبكات.

      دليل موجز للعثور على أفكار البودكاست لمنتجاتك

    كما يوفر نصائح مفيدة لإعداد وإدارة شبكات SDN ، بما في ذلك استكشاف الأخطاء وإصلاحها واعتبارات الأمان.

    # 3. SDN و NFV مبسطان

    يقدم هذا الكتاب نظرة عامة شاملة على SDN و NFV ، بما في ذلك فوائدها وتقنياتها وتطبيقاتها. ويتضمن أيضًا أمثلة من العالم الحقيقي ودراسات حالة للمساعدة في توضيح النقاط الرئيسية وإظهار كيفية استخدام هذه التقنيات في الصناعة.

    قام المؤلفون بعمل رائع في شرح المفاهيم الأساسية لـ SDN و NFV بطريقة واضحة وموجزة ، مما جعل الكتاب في متناول القراء من جميع مستويات الخبرة التقنية.

    # 4. الشبكات المعرفة بالبرمجيات

    يقدم هذا الكتاب مقدمة شاملة لـ SDN من وجهة نظر الأفراد الذين يطبقون التكنولوجيا ويستخدمونها.

    هذا الكتاب مفيد جدًا لفهم بنية SDN بالكامل ، حتى للمبتدئين. كما يناقش أيضًا كيفية تصميم الشبكة باستخدام معايير الصناعة لبيئة قابلة للتطوير.

    # 5. SDN و NFV: الأساسيات

    إنه دليل مكتوب جيدًا وجذاب يوفر أساسًا متينًا في SDN و NFV ومناسب للقراء من جميع مستويات الخبرة الفنية.

    أفضل طريقة للتعرف على مفاهيم SDN هي الحصول على خبرة عملية في العمل باستخدام أدوات وتقنيات SDN. يمكنك محاولة إعداد بيئة SDN بسيطة باستخدام أدوات مثل Mininet ووحدة تحكم مثل RYU وتجربة التحكم في حركة مرور الشبكة باستخدام البرنامج.

    تغليف

    SDN مفيد في البيئة الرقمية اليوم لأنه يجعل الشبكات أكثر مرونة وفعالية.

    في الشبكات التقليدية ، يكون مستوى التحكم ومستوى البيانات مقترنين بإحكام ، مما يعني أن التغييرات في مستوى التحكم تتطلب أيضًا تغييرات في مستوى البيانات. هذا يمكن أن يجعل تغيير الشبكة أمرًا صعبًا ويستغرق وقتًا طويلاً ، خاصةً في الشبكات الكبيرة والمعقدة.

    باستخدام SDN ، يتم استخراج مستوى التحكم من مستوى البيانات ، مما يسهل التحكم في سلوك الشبكة وتحسينه برمجيًا. يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص في البيئات التي توجد فيها حاجة لإجراء تغييرات على الشبكة بسرعة وسهولة ، كما هو الحال في بيئات الحوسبة السحابية حيث يمكن توفير أعباء العمل وإلغاء توفيرها بسرعة.

    آمل أن تكون قد وجدت هذه المقالة مفيدة في التعرف على SDN وبنيتها.

    قد تكون مهتمًا أيضًا بالتعرف على أفضل أدوات مراقبة الشبكة بدون وكيل.