Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 145

Таким образом, решается очень серьезная проблема — на ранних этапах развития интернета было принято решение, что каждый пакет может маршрутизироваться самостоятельно. Оно было следствием сформулированной в конце шестидесятых годов в DARPA проблемы: военным были нужны высокоживучие системы передачи данных, чтобы уничтожение отдельного узла не приводило к выходу из строя всей сети. Пока каналы были медленными и потоки данных небольшими — это было приемлемо.

Каждый узел сети при этом должен решать две задачи: построение маршрута для пакета и коммутация пакета в соответствии с принятым маршрутом. С точки зрения вычислительной сложности эти задачи принципиально разные. Проблема была осознана только в девяностые годы, и люди стали пытаться их разделить, то есть вытащить все, что связано с расчетом маршрута и его оптимизацией, в отдельные специализированные сервера, оставив основной части узлов сети только задачи маршрутизации.

Именно на этом принципе построены так называемые MPLS-сети или маршрутизация по меткам. В программно-конфигурируемых сетях решение доведено до логического конца — сформулировано понятие сетевой операционной системы, управляющей ресурсами сети (маршрутизаторами, свичами, линками), как традиционная ОС управляет ресурсами компьютера. Поверх нее работают различные приложения: по маршрутизации, по балансировке потоков, по оптимизации пропускной способности каналов и т. д. и т. д. и т. д. Эти приложения работают на так называемых контроллерах, а остальные устройства просто решают задачи маршрутизации и коммутации.

- Насколько я понимаю, здесь активно используются технологии виртуализации? Живучесть контроллера (на котором очень многое завязано) мы не теряем?

- Естественно, этот подход открывает новые возможности по виртуализации.

- Но разве программно-конфигурируемые сети могут решить проблему с пропускной способностью каналов? Ведь, скажем, 2 Мбита есть 2 Мбита и ничего с этим не сделаешь на программном уровне.

- Они решают задачу балансировки нагрузки и более эффективного использования каналов, подобно тому, как виртуальные машины позволяют повысить эффективность использования вычислительных ресурсов дата-центров. Здесь то же самое — более эффективно используются имеющиеся каналы, ресурсы коммутаторов и другого оборудования. Проблема недостаточно быстрого роста пропускной способности каналов решается за счет динамического перераспределения нагрузки.

- Перейдем к экономическим аспектам проблемы. Что в данном случае важнее, технические или экономические причины?

- Промышленность никогда не будет инвестировать в то, что не приносит доход. Основной экономический фактор здесь – на 30% снижается стоимость владения компьютерными сетями за счет сокращения расходов на управление. И за счет динамической балансировки и перераспределения нагрузки вы можете повысить на 20% фактическую пропускную способность своих каналов. А значит — пропустить больше трафика и заработать больше денег.

- А какие-то недостатки и узкие места у программно-конфигурируемых сетей есть?

- Конечно. Это новое явление и у него пока отсутствует то, что называется научным бекграундом — здесь еще нужно много работать математикам по построению соответствующего аппарата. Кроме того, не до конца решены вопросы построения распределенных контроллеров — сетевые операционные системы пока не обладают должной гибкостью.

- Но ведь есть наработки, которые уже пошли в серию? Насколько мне известно, протокол OpenFlow поддерживается рядом крупных производителей сетевого оборудования.

- Количество производителей, которые выпускают поддерживающее OpenFlow оборудование растет постоянно. На сегодняшний день это и Nec и HP и Huawei и Juniper и Marvell — их много. IBM заявила о поддержке OpenFlow — эта когорта постоянно растет.

- SDN, если по-русски ПКС, базируются на открытых технологиях и стандартах?

- Есть уже несколько версий открытого стандарта OpenFlow.

- Но реализации протокола у разработчиков проприетарного железа могут быть основаны на закрытом коде?

- Этот протокол позволяет контроллеру общаться с активным сетевым оборудованием. Важно, чтобы сформулировавшее политику маршрутизации приложение могло загрузить соответствующее правило в память устройства (свича или маршрутизатора), — оборудование должно быть программно управляемым. Вот эта загрузка происходит по открытому протоколу OpenFlow. Само устройство может быть проприетарным, но, главное, оно становится программируемым. И, что самое важное — оно программируемо вами — вы сами описываете политику.

- Дурацкий вопрос, что изменится с точки зрения конечного пользователя с массовым внедрением программно-конфигурируемых сетей?

- Нововведения коснутся в первую очередь активного сетевого оборудования на стороне оператора, а также корпоративных сетей. Домашним же пользователям могут предложить новые услуги, например, администрирование сетей.

- То есть оборудование с поддержкой OpenFlow будет доступно и частным лицам?

- Вы можете поставить SDN-свич у себя дома и прописать, как вы хотите связать разные устройства. Например, если в квартире несколько комнат можно перенаправить аудиопоток из одной в другую. Более того, провайдер сможет удаленно вам помогать, устранять проблемы, подгружать софт с новым функционалом и т. д.

- И, наверное, SDN позволит снизить тарифы?

- Прежде всего, технология позволит снизить себестоимость услуг для провайдера. И отсюда повышение рентабельности его бизнеса. Одна из проблем заключается в том, что стоимость услуг повышать из-за жесткой конкурентной борьбы нельзя, а их себестоимость постоянно растет, потому что дорожает труд, оборудование усложняется, повышается его стоимость и т.д.

- Каковы ваши прогнозы развития ситуации? Настолько быстро будут внедряться технологии SDN?

- Думаю, в ближайшие три-пять лет это станет общей практикой. Если на рынке начались процессы слияния и поглощения, то есть происходит покупка занимающихся программно-конфигурируемыми сетями компаний (причем, за ощутимые деньги), то тенденции очевидны. Самое главное для нас, россиян, что открылось окно — если мы в ближайшие годы сможем наладить производство своих продуктов (хотя бы софтверных), то из потребителя технологий Россия превратится в поставщика.

- И дело не только в бизнесе — это ведь связано и с технологической независимостью и национальной безопасностью?

- Вы абсолютно правы, потому что ПКС-сети позволяют решать многие вопросы безопасности более эффективно, чем традиционные. Что касается национальной безопасности — достаточно привести пример Бушерской АЭС — в 2010 году атомная программа Ирана была в центре международного внимания. Если вредоносный код может выводить из строя технологическое оборудование, то кибервойны вполне реальны.