SDN 技术助力新媒体业务发展的探索

文/陈立佳 肖梦帆 张钊

互联网、视频和移动终端等技术的飞速发展使新媒体的地位逐渐提高，而现有的网络技术已不再适应新媒体的技术发展。随着SDN 的不断演进，其技术越来越成熟，不仅可以满足新媒体系统对网络的需求，而且符合新媒体的系统特性。因此，与SDN 技术结合将促进新媒体不断发展。

摘 要

不同区域用户调用新媒体文件的业务需求，在技术上必须考虑系统分布式结构多站点布局的构建，采用根据网络情况多码率自适应编码的功能应用。新媒体业务的系统架构设计在可靠性、安全性和先进性等几个方面有着一定特性。此类系统的可靠性，包括整体可靠性、数据可靠性和单一设备可靠性三个方面，采用分布式架构设计，可以从整体上提高系统的可靠性，并且通过硬件设备冗余、链路冗余、应用与底层设备松耦合等方式可以保障系统的高可用；安全性方面，架构的设计、规划和实施必须遵循行业安全规范，考虑对内、对外连接的安全性，保证系统用户在权限之内的网络连接和对资源的有效访问；先进性方面，系统的平台与上层业务解耦，支持通过标准接口统一为第三方应用系统提供业务处理能力，并且系统采用分布式设计，支持视频处理和服务能力动态分配和并行处理，支持虚拟化部署，支持部署节点的扩充，在业务系统进行容量扩展时，只需增加相应规模的基础设备，即可实现系统能力的扩展，从而体现了系统的技术先进性。

【关键词】SDN 软件定义网络 新媒体 网络虚拟化 大数据

随着互联网等技术的飞速发展，内容广泛、形式多样的新媒体越来越受到人们的关注，并且逐渐占据了市场的主流地位。而传统媒体则面对着多方面挑战，需要根据技术演进的潮流进行战略转型，以顺应媒体的发展趋势。在这种媒体环境下，从技术角度来看，应用最新的技术手段为新媒体业务的发展保驾护航成为了重要任务。

SDN 是近年来新兴起来的技术之一，SDN 技术不断发展，各大互联网企业、运营商和设备厂商也在大力推动，SDN 技术已经由最初的学习和探索阶段步入了实践阶段，而该技术所倡导的开放式、可编程的灵活架构方式，已经成为技术先行者新的尝试。将SDN技术应用于多媒体行业，必会对多媒体业务发展起到推动作用，给用户以全新的体验环境。

1 新媒体的兴起

1.1 新媒体概述

新媒体是相对传统媒体而言，是报刊、杂志、广播、电视等传统媒体以后发展起来的新型媒体形态，是利用互联网等技术，通过有线网络和无线网络等渠道，以及手机、电脑、数字电视机等终端，向用户提供信息和娱乐的传播形态和媒体形态，例如移动终端、数字电视等。相对于传统媒体系统，新媒体系统有其自己的特点。

1.2 新媒体系统的特点

新媒体业务的信息数据最显著特点是单个文件大，且以非结构化文件为主体。随着高清素材的大量应用，数据量的增长速度将越来越快，对后台存储容量的要求也呈几何倍数增长。同时，由于移动互联网的发展，新媒体用户的分布已经不局限于固定区域，而是趋向于全球化发展。因此，对于在不同网络情况下、

1.3 媒体平台现阶段面临的网络问题

现阶段企业的网络和承载的业务之间一般都是割裂的，在网络部署完成后，业务系统会在运行过程中产生变化和增长，然而传统的企业网络往往无法紧跟业务发展的需求做出调整，因此产生大量的资源浪费。目前网络设备的管理模式主要采用以单设备为目标的管理模式，可是移动性任务和策略的执行则需要对整个网络进行操作；业务部署则基于人机交互，静态为主，这样的工作模式使得网络无法实现业务快速上线，实时调整。面对新媒体时代的海量业务需求，传统的网络基础平台显得明显不够敏捷，新媒体业务需要快速扩容、虚拟化技术，实现流量差异化服务、网络可视化等，而要在兼顾稳定运营的同时，快速满足这些需求，SDN 技术则势在必行。

2 SDN技术概述

2.1 SDN的定义

软件定义网络SDN 是ONF（OpenNetworking Foundation）组织制定的一种独立网络架构，是一种新型的网络技术。其特征是解耦合了数据、控制及应用平面，创造了一个可编程的网络。

2.2 SDN的架构介绍

在现有的传统网络中，网络设备负责对流量进行控制和转发，且这些设备中集成了各家厂商自己开发设计的操作系统和硬件设备，通用性比较差。而在SDN 中，设备层功能进行了简化，只单纯的基于流表进行数据处理、转发和状态收集，这就是SDN 架构中最底层的基础设施层，可以采用通用的硬件来实现。SDN 架构的定义如图1 所示。而位于中间的Controller 控制层，则是原来集成在设备上负责控制转发的操作系统，现被提炼为独立的网络操作系统，负责处理数据图1：SDN 架构图平面资源的编排，维护网络拓扑和状态信息，并且能够通过编程来开发符合企业网络管理需求的应用，灵活的实现更多功能。它是SDN的大脑，是整个SDN 架构的关键所在，起到了举足轻重的作用。控制层的功能可以被抽象成为一个设备，该设备与某个网络中所有的网络设备进行会话，获悉网络拓扑结构，并从一个无所不知的中心点上对网络进行编程。可以说，SDN 控制器是把网络编程模式从分布模式（相互通信的网络设备决定转发路径）转变成了集中模式。网络的集中编程是控制器给业务带来的重大价值。从概念上看，控制器可用于给某个网络全面部署业务策略，而与网络中的设备无关。也可以将控制器的行为想象成网络中的中间件，它将底层的物理网络组件如交换机、路由器、防火墙和负载均衡设备等都做了抽象，用一台SDN 控制器进行编程，这就使网络运营者可以不再用传统命令行等手段对个别网络设备进行配置了。图中最上层是应用层，包括了各种不同的业务和应用，这是SDN 设计中最容易看到的层，是交付各种服务，如交换机/ 网络虚拟化、防火墙和流量均衡器等的各种应用所在的层。这些应用有点类似于现在专用硬件上所使用的软件，网络中的大部分创新都将出自SDN 应用。

除了上述三个层次之外，SDN 架构中还有两个重要接口。控制层与基础设施层之间的接口称作南向接口，它是物理设备与控制器信号传输的通道，相关的设备状态、数据流表项和控制指令都需要经由SDN 的南向接口来传达，包括链路发现、拓扑管控、策略制定、表项下发等。应用层与控制层之间的接口称作北向接口，它是通过控制器向上层业务应用开放的接口，目的是使业务应用能够便利地调用底层的网络资源和能力，通过北向接口，网络业务的开发人员能以软件编程的形式调用各种网络资源，同时上层的网络资源管理系统可以通过控制器的北向接口全方位把控整个网络的资源状态，并对资源进行统一调度。

2.3 SDN应用类型

目前SDN 应用主要包括下面三种类型：

2.3.1 资源管理平台

主要是针对云计算资源统一管理和调度的平台，其目标是为了实现池化的计算、存储、网络等资源的灵活交付，按需实现云计算的业务资源要求；

2.3.2 软件定义的应用交付

基于SDN 理念改造访问控制、负载均衡、应用加速等应用交付功能，使之能够替换或者扩展以前在传统网络中需要利用专用硬件设备实现的功能；

2.3.3 创新网络业务

主要指的是在传统的静态网络中难以实现，但在SDN 架构下能够获得良好支持的新兴应用，这类业务具有很强的创新性，将来成为SDN 应用发展的主流。SDN 是实现网络虚拟化的方式之一，它为解决数据中心的网络问题提供了解决办法。将SDN 技术应用到数据中心网络中，使网络资源、计算资源、存储资源进行统一调度，并给上层应用开放接口，进一步增强了新业务开发能力。另外，SDN 在为大数据开发网络基础设施方面也发挥着至关重要的作用，简化对数千交换机的管理，以及促进供应商之间互操作性，为加速网络建设和应用开发奠定基础。它还提供了其他一系列功能来协助大数据的管理、整合和分析。

3 SDN技术在新媒体业务中的应用

3.1 SDN实现新媒体业务对网络的需求

新媒体业务要求网络能够实时地进行大数据信息的转运，对于一个中型媒体网络来说，每天需要归档做持久化存储的数据大约在300GB 左右。并且，随着业务和用户分布的变化，网络的结构、定位和功能也需实现灵活调整、安全可靠。SDN 能够很好地解决新媒体业务所面临的这些网络问题。首先，通过对新媒体业务的网络布局和资源配置的前瞻，SDN 技术使网络可以适应业务量几何倍数的增长，并减少网络资源浪费；其次，SDN 可以实现网络自动跟随业务的部署进行网络适配和部署，通过全可编程和云连接解决方案，实现了新功能快速添加和新策略快速应用；还有，SDN 技术可以实时感知所有影响体验的网络因素，并且自动定位这些因素，让网络管理员能够快速地优化网络质量，让新媒体业务客户接收大数据信息的速度获得质的提升，保证端到端的优质体验。

3.2 SDN符合新媒体系统的特性

3.2.1 业务高可靠

面对全球不同区域与不同用户， 运用SDN 技术可以实现全网策略统一管控，根据全网用户所处区域网络情况的不同，SDN 可以通过分布式系统构架和网络策略统一管控和调整，使用户得到相同的业务高可靠感受。针对于目前移动互联网的迅速普及和高速发展前景，用户在移动互联网情况下使用新媒体业务的需求日益增多，SDN 技术可以通过有线无线用户统一认证及策略联动，将策略自动下发，减少配置冲突和配置错误，保障用户无论是在互联网还是无线互联网的环境下，都有一致性的业务体验。

3.2.2 安全管理敏捷

SDN 技术通过对全网包括网络设备、安全设备的海量数据采集和基于大数据的关联分析，可以在系统内及时感知和发现安全问题并主动防御。并可以通过将安全资源动态分配的策略，实现根据具体业务变化而灵活调用安全资源，提升安全响应速度。由于新媒体业务全球化，呈现有线与无线网络并行发展的趋势，SDN 技术可以让网络具备自我感知业务质量并精准定位安全问题的能力，可以帮助网络管理员快速、精准定位问题所在，发现深层网络问题，提升故障定位效率，保障网络安全。

3.2.3 技术先进

SDN 技术将传统的网络架构虚拟化为一台设备交换机，可以将整个新媒体业务网络虚拟化成为一台超级交换机，每台接入交换机可以视为超级交换机的一个板块，每台WLANAP 可以视为超级交换机的一个端口，不仅实现有线无线流量统一转发，更实现有线无线设备统一管理，大幅简化网络管理，节约成本。SDN 技术可以实现控制面+ 包转发面的全可编程，当用户有涉及到包转发的新业务时，网络设备可以通过软件快速实现对新的功能、新的协议的支持，可以适用于新媒体业务发展变化快，数据量增长大，区域性分布调整迅速的业务模式，促进新媒体业务的推广和发展。

3.3 风险与应对策略

如果将关键的功能都整合在一个单独的网络组件中，业务网络可能会遇到一个前所未有的单点故障。如果出现故障是否会让所有的数据活动都陷入瘫痪，是需要网络在建设前期就要进行风险考评的一个工作。由于目前大部分传统的网络设备都不会对整个网络有关键性的破坏影响，因此即便某一个存在安全风险，他们对网络的破坏程度也相对较小。但是一旦SDN 控制器与大量网络设备捆绑在一起，将会增加危险的可能性，任何危及控制层的风险都可能造成严重后果。

SDN 技术在优化了网络资源，提高网络敏捷性，以及便捷网络管理的同时，也具有牵一发而动全身的危险性，因此在进行网络结构设计时，必须要充分考虑这方面的风险因素，做好资源备份和网络应急方案。

4 总结与前景展望

新媒体业务的网络转型升级是一个长期的、渐进性的过程。在这个过程中，信息化技术将发挥重要作用，成为新媒体业务发展的重要推力。新媒体业务朝向数字化、智能化、高技术化方向发展已经成为必然的趋势，SDN技术将会是新媒体业务发展的基石。在重构新媒体业务网络基础架构的过程中，需要把SDN 技术与新媒体业务特性充分结合，敢于创新，大胆实践，以促进新媒体业务的高效发展。

作者简介

陈立佳（1981-），女，北京市人。现为新华社技术局工程师。研究方向为网络安全。

作者单位

新华社技术局 北京市 100803