الشبكات المعرفة برمجيًّا – Software-Defined Network (SDN)

الشبكات المعرفة بالبرمجيات ، والتي تسمى باللغة الإنجليزية (الشبكات المعرفة بالبرمجيات) ، للاختصار (SDN) ، هي طريقة للتحكم مركزيًا في الشبكة. لفهم عمل هذه الشبكات نبدأ بتعريف بعض المصطلحات التي تساعد في فهم هذه الشبكات وهي:

  • التوجيه: تحديد اتجاه حزمة البيانات من المصدر إلى نقطة النهاية.
  • قوائم الوصول: يحدد ما إذا كان المستخدم مصرحًا له بنقل حزم البيانات عبر نقطة ، أو للوصول إلى الوجهة المطلوبة.
  • طائرة مراقبة: هي الطبقة التي تحدد اتجاه حزم الرسائل إلى النقطة التالية في مسارها ، حيث توجد العمليات الحسابية للمسارات وقوائم الوصول.
  • طبقة التنفيذ (مستوى البيانات): هي الطبقة التي تمرر حزمة الرسالة إلى النقطة التالية وفقًا للاتجاه المحدد في طبقة اتخاذ القرار.

في أنظمة الشبكات التقليدية ، تتطلب أجهزة الشبكة أجهزة قوية للمعالجة واتخاذ القرارات ، وحفظ جداول التوجيه وقوائم الوصول ، بالإضافة إلى أجهزة تمرير الحزمة القوية كما هو موضح في الشكل 1 ؛ هذا يجعل سعر معدات الشبكة مرتفعًا.

من ناحية أخرى – وكما ذكرنا سابقًا – تحتوي أجهزة الشبكة على جداول توجيه وقوائم وصول لكل جهاز على حدة. هذا يؤدي إلى لامركزية الشبكة ، مما يعني أنه تم تكوين كل جهاز بشكل منفصل.

عندما يزداد عدد أجهزة الشبكة عبر الشبكات الكبيرة ، يصعب اكتشاف الأخطاء والمشكلات. بالإضافة إلى ذلك ، عند إضافة جهاز في الشبكة ، يجب تكوين جميع أجهزة الشبكة مع الجهاز الجديد حتى تعمل بانسجام.

في دراسة سابقة ، تم ذكر أن عدد أجهزة الشبكة لعدد مهندسي الشبكات يساوي 37 جهازًا لمهندس واحد عام 2014 ، وزادت هذه النسبة في عام 2015 إلى 59 جهاز شبكة لمهندس شبكة واحد! وهذا يعني زيادة بنسبة 60٪ ، وهذه الزيادة في عدد الأجهزة تؤدي إلى الحاجة إلى عدد كبير من مهندسي الشبكات مما يحد من تطور الشبكة.

توفر الشبكات المحددة برمجيًا مزايا للشبكة ، مما يسهل تكوينها وإدارتها بتكلفة أقل وكفاءة أعلى ، لمواكبة متطلبات العصر الحالي للتكنولوجيا الذي يتطلب عددًا أكبر بكثير من أجهزة الشبكة عن ذي قبل.

تفصل الشبكات المحددة برمجيًا طبقة اتخاذ القرار ، والتي تعد العقل المدبر للشبكة ، وطبقة التنفيذ ، وهي القوى المادية للشبكة ، عن طريق إضافة مركز تحكم في الشبكة يوفر رؤية كاملة لأجهزة الشبكة والقيود المفروضة عليهم ، كما هو موضح في الشكل 2.

الشبكة المعرفة بالبرمجيات (SDN)

تتكون الشبكات المعرفة برمجيًا من ثلاث طبقات (من أعلى إلى أسفل): مستوى التطبيق ، ومستوى التحكم ، ومستوى البنية التحتية الذي يحتوي على طبقة التنفيذ.

  • طبقة التطبيقات: مسؤول عن المراجعة والإبلاغ عن حالة الشبكة.
  • طبقة التحكم: مسئول عن تحديد مسار حزم البيانات وتطبيق القيود عليها والتي يتحكم بها مهندس الشبكة.
  • طبقة البنية التحتية: التي تحتوي على أجهزة الشبكة المرتبطة بطبقة التنفيذ.

عندما يطلب المستخدم الاتصال بأحد الأطراف ، يتصل جهاز الشبكة بجهاز التحكم لتحديد المسار المعين لحزم البيانات وتطبيق قيود عليها ، ومن ثم تتم عملية الاتصال.

استلزم الفصل بين طبقات التحكم والتنفيذ وجود بروتوكول ينظم الاتصال بين الطبقتين ، ولأن الشبكات المحددة برمجيًا قد تمت الموافقة عليها من قبل Open Networking Forum (ONF) ، الذي يتكون من مجموعة من الشركات ؛ كان من الضروري الاتفاق على بروتوكول يتعامل مع طبقة التحكم وطبقة البنية التحتية.

يحدد OpenFlow توجيه الحزم بناءً على القواعد المحددة مسبقًا بواسطة مهندس الشبكة. بالإضافة إلى ذلك ، يحدد البروتوكول الوظيفة المناسبة (الإجراء) ، على سبيل المثال ، للمحول لتمرير حزمة البيانات (إلى الأمام) أو تجاهلها (إسقاط).

ولأن الشبكات المعرفة بالبرمجيات هي شكل حديث من الشبكات ، فإن الصعوبات الرئيسية هي الانتقال إلى استخدامها بسبب وجود الأجهزة التي تعمل حاليًا على النظام التقليدي. أيضًا ، يؤدي نقل حزم البيانات من المحولات إلى وحدة التحكم إلى حدوث تأخير بطيء بسبب اتخاذ القرار المركزي.

من خلال مقارنة الشبكة المحددة برمجيًا مع الشبكات التقليدية: يمكن التمييز بين النوعين في تلك الشبكات المعرفة برمجيًا بسهولة أكبر أثناء تشغيل الشبكة. بالإضافة إلى ذلك ، تساعد ميزة التحكم المركزي (والتي تعد أحد عوامل نجاح هذا النوع من الشبكات) على تقليل تكلفة تشغيل وإدارة الشبكة. أيضًا ، عند تصميم الشبكة ، من الضروري التركيز على الخدمات التي يوفرها مركز التحكم في الشبكة ، بغض النظر عن أنواع وشركات المحولات المستخدمة في الشبكة ؛ هذا لأن الشبكة تعمل على بروتوكول OpenFlow المتفق عليه من قبل الشركات المصنعة.

في الشبكات التقليدية: يصعب تكوينها وقت تشغيلها ، وهذا يتطلب إيقاف الشبكة وقت التهيئة. أيضًا ، من حيث التحكم ، يجب تكوين الشبكات التقليدية بشكل منفصل. فيما يتعلق باكتشاف الأخطاء ، فهذه معضلة تقليدية للشبكات ؛ منذ العثور على الأخطاء يتطلب وقتا طويلا.

هذا المقال بالتعاون مع الدكتور باسل السدحان ، أستاذ شبكات الاتصال ، قسم الهندسة الكهربائية ، كلية الهندسة ، جامعة الملك سعود ، في نشر مقالات طلابية على الموقع.

المراجع:

  • موقع COMM BUSINEES: شرح الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN)

www.commsbusiness.co.ukتم الوصول إليها بتاريخ 17/3/1440 هـ.

  • موقع حوسبة الشبكة: لماذا يحتاج العمل إلى SDN

www.networkcomputing.comتم الوصول إليها بتاريخ 17/3/1440 هـ.

  • موقع الشبكات المعرفة ببرنامج IEEE: نظرة عامة على RFC7426: طبقات SDN ومصطلحات البنية

www.sdn.ieee.orgتم الوصول إليها بتاريخ: 17/3/1440 هـ

  • موقع كيفية الصياغة: الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) – الهندسة المعمارية ودور OpenFlow

www.howtoforge.comتم الوصول إليها بتاريخ: 17/3/1440 هـ

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى