هرچه شرکت‌های بیشتری به فضای ابری روی می‌آورند و دستگاه‌های بیشتری وارد شبکه‌ها می‌شوند، شبکه‌ها آسیب‌پذیرتر و مدیریت آنها دشوارتر خواهد بود. برای پرکردن این خلا بزرگ و تضمین امنیت شبکه‌های پیچیده امروزی، شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار (SDN) معرفی شدند. ابزارهای نظارتی فوق‌العاده دقیق که با پشتیبانی از فناوری‌های نوظهور مانند 5G و SASE، امکان رصد شبکه‌های سازمانی را برای مدیریت شرکت فراهم می‌کنند. در این مقاله قصد داریم ببینیم SDN چیست، سپس با نگاهی موشکافانه، معماری شبکه‌های SDN را بررسی کنیم و با مزیت‌ها و معایب آنها آشنا شویم. همراه ما باشید.

شبکه SDN چیست؟

قبل از هر چیز بپردازیم به اینکه software defined networking چیست؟

SDN مخفف عبارت Software-defined networking به معنی شبکه مبتنی بر نرم افزار است. یک رویکرد معماری شبکه که نظارت مستقیم مهندسان و مدیران بر شبکه و ترافیک آن را از طریق اپلیکیشن‌ها نرم افزاری و به‌طور کاملا متمرکز امکان‌پذیر می‌کند. این روش مدیریت شبکه ضمن پشتیبانی از پیکربندی شبکه قابل برنامه‌ریزی پویا، راه هموارتری برای مدیریت شبکه فراهم می‌آورد تا بتوانند قابلیت‌های سفارشی‌سازی انعطاف‌پذیر مانند رایانش ابری را به بهترین شکل ممکن ارائه دهند.

نگاهی به زیر و بم معماری SDN

با نگاهی سطحی به معماری SDN با سه لایه برنامه، لایه کنترل و لایه زیرساخت مواجه می‌شویم که توسط northbound API و southbound API با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این لایه‌ها کاملا از یکدیگر جدا هستند.

لایه برنامه SDN

لایه برنامه شامل برنامه‌ها و عملکردهای معمولی مورد استفاده سازمان نظیر سیستم‌های تشخیص نفوذ، لود بالانسر یا فایروال‌ها است. در شبکه‌های سنتی که برای فایروال یا لود بالانسر یک دستگاه تخصصی نصب می‌شود، SDN این دستگاه را با یک برنامه جایگزین می‌کند تا مدیریت رفتار صفحات داده توسط کنترلر راحت‌تر شود.

لایه کنترل SDN

لایه کنترل شامل نرم افزار کنترلر SDN متمرکز است که به عنوان مغز شبکه SDN عمل می‌کند. این کنترلر روی یک سرور قرار می‌گیرد و سیاست‌ها و جریان‌های ترافیکی را در سراسر شبکه مدیریت می‌کند.

لایه زیرساخت SDN

لایه زیرساخت از سوییچ‌های فیزیکی در شبکه تشکیل می‌شود که ترافیک شبکه را به مقصد هدایت می‌کنند.

API ها

این سه لایه اپلیکیشن، کنترل و زیرساخت توسط northbound API و southbound API ارتباط برقرار می‌کنند. برنامه‌ها از طریق northbound API با کنترلر حرف می‌زنند و کنترلرها از southbound API برای ارتباط با سوئیچ استفاده می‌کنند.

SDN چطور کار می‌کند؟

اما بپردازیم به اینکه نحوه عملکرد SDN چیست. در یک سناریوی کلاسیک SDN، یک بسته داده به سوئیچ شبکه می‌رسد. قوانین تعبیه شده در سیستم عامل اختصاصی سوئیچ به سوئیچ می‌گوید که بسته را کجا ارسال کند. کنترلر مرکزی این قوانین را به گوش سوئیچ می‌رساند. سوئیچ از کنترلر درخواست راهنمایی می‌کند و اطلاعاتی درمورد ترافیک تحت کنترل برای آن می‌فرستد. تمام بسته‌هایی که مقصد مشابهی دارند، از مسیر مشابهی عبور می‌کنند و با همه آنها یکطور رفتار می‌شود.

شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار از یک حالت عملیاتی استفاده می‌کنند که برخی آن را تطبیقی ​​یا پویا می‌نامند. در این حالت سوئیچ برای بسته‌ای که مسیر خاصی ندارد، یک پیغام درخواست مسیر به کنترلر ارسال می‌کند. این فرایند از مسیریابی تطبیقی که در آن درخواست مسیر از جانب روتر و الگوریتم‌های مبتنی بر توپولوژی شبکه صادر می‌شود، کاملا جداست.

جنبه مجازی سازی SDN در قالب یک پوشش مجازی وارد عمل می‌شود که یک شبکه منطقی مجزا در بالای شبکه فیزیکی است. کاربران می‌توانند برای بخش‌بندی ترافیک شبکه و انتزاع شبکه زیربنایی، پوشش‌های end-to-end روی شبکه اعمال کنند. این ویژگی مخصوصا برای ارائه‌دهندگان خدمات ابری که می‌خواهند برای هر کاربر سیاست‌های مجزا اعمال کنند، عالی است.

نگاهی به مزیت‌های SDN

بیایید نگاهی به مزیت‌های مهم شبکه‌های SDN بیندازیم.

• مشاهده‌پذیری بهتر شبکه: اگر یک منبع متمرکز برای دسترسی و مدیریت اطلاعات وجود داشته باشد، مشاهده‌پذیری شبکه به‌شدت بهبود می‌یابد. SDN این منبع متمرکز را در اختیار ما می‌گذارد که می‌توان به کمک آن از هرجا به نمای کلی شبکه دسترسی داشت. بی‌آنکه نقطه کوری وجود داشته باشد.
• مقیاس‌پذیری عالی. انعطاف‌پذیری SDN، مقیاس‌پذیری عملیات تجاری را بیشتر می‌کند؛ چون کسب‌و‌کارها می‌توانند بدون کوچکترین اختلالی به خدمات شبکه، دستگاه‌های بیشتری اضافه کنند.
• سازگاری با داده‌های بزرگ. از آنجا که بیشتر سازمان‌ها با مجموعه داده‌های در حال رشد سروکار دارند، پردازش داده‌ها به پهنای باند قابل توجهی نیاز دارد. SDN با پردازش موازی مجموعه داده‌ها، مدیریت حجم داده‌های انتقالی به مقاصد مختلف و اطمینان از اتصال قابل اعتماد، راه موثری برای پاسخگویی به نیازهای پردازش داده امروزی ارائه می‌دهد.
• امنیت بهبود یافته. به‌لطف شبکه‌های SDN مدیران شبکه می‌توانند با اعمال سیاست‌ها و پروتکل‌های امنیتی حیاتی در سراسر شبکه، به تمام دستگاه‌ها و مؤلفه‌های مهم دیگر دسترسی پیدا کنند.
• بازدهی بیشتر تیم فناوری اطلاعات. از آنجا که SDN مدیریت شبکه را ساده‌تر از قبل می‌کند، تیم‌های فناوری اطلاعات می‌توانند تمرکز خود را از روی شبکه بردارند و روی بهبود ارائه خدمات تمرکز کنند. این تغییر بزرگ، بهبود تجربه کاربر نهایی را به دنبال دارد.
• مقرون به صرفه. SDN هزینه‌های اداری را تا حد زیادی کم می‌کند و بهره‌وری سرور را بالا می‌برد. حتی می‌توان سوئیچ‌های قدیمی را با دستگاه‌های ارزان‌تر جایگزین کرد.

مهم‌ترین چالش های SDN چیست؟

در کنار مزیت‌های متعدد، بد نیست ببینیم چالش‌های SDN چیست و چه معایبی دارد.

پذیرندگان اصلی SDN ارائه‌دهندگان خدمات ابری، اپراتورهای شبکه، مخابرات، اپراتورها و شرکت‌های بزرگی همچون فیس بوک و گوگل هستند. با این حال، هنوز چالش‌هایی در بحث پذیرش SDN وجود دارد که از نمونه آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ضعف امنیت. امنیت اگرچه یکی از نقاط قوت شبکه‌های SDN است، می‌تواند یکی از نگرانی‌های بزرگ مدیران شبکه باشد. هجوم مهاجمان به کنترلر‌های SDN پیامدهای ناگواری برای شبکه به‌دنبال دارد.
• تعریف نامشخص. یکی دیگر از چالش‌های SDN ها این است که هنوز تعریف مشخصی از شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار وجود ندارد و فروشندگان مختلف رویکردهای متفاوتی به همین اسم ارائه می‌دهند.
• سردرگمی بازار. خیلی‌ها ابتکارات دیگری مثل جداسازی شبکه، اتوماسیون شبکه و شبکه‌های قابل برنامه‌ریزی را با SDN اشتباه می‌گیرند. اگرچه امکان ادغام این فناوری‌ها با SDN وجود دارد، شبکه‌های مبتنی بر نرم افزار یک ماهیت مجزا و کاملا مستقل محسوب می‌شوند.
• تأخیر و قابلیت اطمینان. از آنجا که هر دستگاه فضایی در شبکه اشغال می‌کند، هر چه شبکه بزرگتر و پیچیده‌تر باشد، کنترلر SDN تاخیر بیشتری تجربه می‌کند. حتی اگر کنترلر حین انتقال داده بیش از حد بارگذاری شود یا با سایر اجزای SDN هماهنگ نباشد، این تاخیر افزایش و قابلیت اطمینان شبکه کاهش می‌یابد.
• عدم تخصص. محبوبیت SDN را انکار نمی‌کنیم؛ اما هنوز کارشناسانی که مهارت کافی برای پیکربندی، مدیریت و ایمن‌سازی صحیح این شبکه را دارند، به‌قدر کافی وجود ندارند. سازمان‌ها ناچارند هزینه‌ای برای آموزش کارکنان فعلی یا استخدام متخصصان حرفه‌ای کنار بگذارند.

موارد استفاده SDN

مهم‌ترین سوالی که باید به آن پاسخ دهیم، این است که موارد استفاده شبکه های sdn چیست. از مهم‌ترین موارد استفاده SDN می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• گسترش مقیاس عملیات دیتاسنتر. آمازون و گوگل از SDN برای ایجاد مراکز داده مقیاس‌پذیر استفاده کرده‌اند، به این معنی که مهندسان می‌توانند منابع بیشتر یا کمتری را برای مدیریت کارآمد ذخیره‌سازی و استفاده از داده‌ها درگیر کنند.
• استقرار برنامه‌ها. مدیران می‌توانند از SDN برای انتشار و مدیریت برنامه‌ها در سراسر شبکه استفاده کنند. با استفاده از این برنامه‌های نرم‌افزاری، همه‌چیز از یک مکان متمرکز قابل مدیریت است.
• ایمن سازی معماری اینترنت اشیا. اگرچه دستگاه‌های اینترنت اشیا دست هکرها و سارقان داده را برای ورود به شبکه بازتر می‌کنند، به لطف تکنولوژی SDN، مهندسان اینترنت اشیا می‌توانند با ارائه یک لایه حفاظتی کاملا قابل تنظیم، امنیت استفاده از این دستگاه‌ها را بالاتر ببرند.
• کاهش بار روی اجزای لبه. اگر SDN به درستی برنامه‌ریزی شده باشد، وضعیت اضافه بار روی اجزای متصل را احساس می‌کند و می‌تواند با دور کردن ترافیک شبکه از دستگاه‌هایی که محاسبات لبه‌ای را انجام می‌دهند، از تاخیر‌های غیرقابل تحمل اجتناب کند.
• فعال‌سازی شبکه مبتنی بر هدف (IBN). با وجود IBN، مدیر شبکه می‌تواند عملکرد اجزای مختلف را به گونه‌ای سفارشی کند که با اهداف تصویر بزرگتر کاملا همگام باشد.

تفاوت SDN و SD-WAN چیست؟

با وجود تفاوت‌های فاحش میان این دو تکنولوژی، هنوز عده‌ای از کاربران نمی‌دانند فرق میان SD-WAN و SDN چیست.

تکنولوژی SD-WAN با استفاده از مفاهیم SDN، ترافیک شبکه را بین شبکه‌های WAN توزیع می‌کند تا به طور خودکار موثرترین راه را برای هدایت ترافیک به دفاتر شعبات سازمان و سایت‌های مرکز داده تعیین کند.

SDN و SD-WAN شباهت‌های بسیاری دارند. مثلا هر دو صفحه کنترل و صفحه داده را از هم جدا می‌کنند و اجرای توابع شبکه مجازی اضافی در هر دوی آنها پشتیبانی می‌شود. با این حال تفاوت‌های قابل ملاحظه‌ای دارند که نباید نادیده گرفت.

SDN در درجه اول بر عملیات داخلی یک شبکه محلی متمرکز است؛ در حالی که SD-WAN بر اتصال مکان های جغرافیایی مختلف سازمان تمرکز دارد. سایر تفاوت‌های SDN و SD-WAN عبارت‌اند از:

• مشتری می‌تواند SDN را برنامه‌ریزی کند؛ در حالی که برنامه‌ریزی SD-WAN توسط فروشنده انجام می‌شود.
• فعال‌سازی SDN توسط مجازی سازی توابع شبکه (NFV) در یک شبکه بسته صورت می‌گیرد؛ در حالی که SD-WAN یک مسیریابی برنامه ارائه می‌دهد که به صورت مجازی یا روی یک دستگاه SD-WAN اجرا می‌شود.
• SD-WAN یک سیستم مسیریابی مبتنی بر برنامه دارد که عملکرد بهتر با هزینه کمتری ارائه می‌دهد.
• اساساً همه SD-WAN ها از SDN استفاده می‌کنند؛ اما همه شبکه‌های مبتنی بر نرم افزار لزوما SD-WAN نیستند.

SDN و SD-WAN دو فناوری متفاوت‌اند که هدف آنها دستیابی به اهداف تجاری مختلف است. معمولا مشاغل کوچک و متوسط در موقعیت‌های مکانی متمرکز ​​سراغ SDN می‌روند و شرکت‌های بزرگ‌تر که همواره می‌خواهند بین دفتر مرکزی و شعبات خارج از محل ارتباط برقرار کنند، از SD-WAN استفاده می‌کنند.

تفاوت SDN و VPN چیست؟

اگر می‌خواهید هکرها و اشخاص ثالث به زیرساخت‌های متصل به اینترنت شما کوچکترین دسترسی نداشته باشند، شبکه‌های SDN لایه‌ای از امنیت فراهم می‌کنند که در عین حال به کاربران مجاز اجازه دسترسی می‌دهند. این لایه نامرئی در سطح شبکه ایجاد می‌شود، کاربران و دستگاه‌های آنان را احراز هویت می‌کند و صرف نظر از موقعیت مکانی، اتصالات قدرتمندی برای کارکنان دورکار سازمان فراهم می‌کنند. این برنامه‌های مبتنی بر نرم‌افزار هرجا که فکرش را کنید، قابلیت استقرار دارند.

در مقابل، شبکه خصوصی مجازی بالای یک شبکه رمزگذاری نشده اجرا می شود تا بین دستگاه و سرور، یک ارتباط کاملا رمزگذاری شده برقرار کند. VPN به همه کاربران متصل اجازه می‌دهد به کل شبکه دسترسی داشته باشند؛ برخلاف SDN که اجازه اتصالات مشترک را نمی‌دهد. اما مدیریت VPN در مقایسه با SDN پیچیده‌تر است، عمدتاً به این دلیل که باید برای مدیریت سطوح مختلف دسترسی به شبکه یک سازمان، چندین VPN مستقر شوند.

کلام آخر

شبکه‌های مبتنی بر نرم افزار در دسته تکنولوژی‌هایی قرار می‌گیرند که مدیریت شبکه نرم‌افزار را امکان‌پذیر می‌کنند. به لطف این برنامه‌های جامع، مدیران شبکه دیگر دغدغه پیکربندی نرم‌افزارهای نظارتی مختلف را ندارند و تمام فاکتورهای مهم عملکردی شبکه را در یک برنامه جامع مدیریت می‌کنند. می‌توان گفت فناوری SDN یک راهکار اساسی برای شرکت‌هایی است که می‌خواهند با چالش‌های رایج شبکه‌های سنتی مانند تأخیر، مرزهای جغرافیایی و تنگناها مقابله کنند.

با افزایش روزافزون تعداد شرکت‌هایی که از پلتفرم‌های ابری استفاده می‌کنند، انتظار می‌رود SDN در آینده نزدیک برنامه‌های خوبی برای مجازی‌سازی زیرساخت شبکه‌های ابری ارائه دهد و کیفیت پاسخگویی، قابلیت‌های اتوماسیون و کاربردهای امنیت سایبری این فناوری نوظهور فزایش یابد.

اگر شما خوانندگان عزیز این مقاله تجربه استفاده از شبکه SDN را دارید یا چیزهای بیشتری درباره آن می‌دانید، منتظر شنیدن نظرات ارزشمندتان در بخش «ارسال دیدگاه» هستیم.