对网络设备重新编程


  大多数的数据网络可以变得更快,更节能,更安全。但是网络硬件(交换机,路由器和其它设备)本质上是锁定的,也就是说网络操作员不能改变这些设备的功能。斯坦福大学(Stanford University)和加州大学伯克利分校开发的软件OpenFlow已经开放了一些网络硬件,允许研究人员对设备重新编程以执行新的策略。

  现在,已经有23家公司包括:谷歌,Facebook,思科和威瑞森(Verizon)组成了开放网络基金会(Open Networking Foundation,ONF),旨在让开放的可编程的网络成为主流。基金会希望把OpenFlow和类似的软件植入更多的硬件,建立一些标准,使得不同的设备可以通信,让程序员像对计算机或智能手机那样为网络写程序。

  思科交换与服务数据中心的副总裁保罗·麦克纳布(Paul McNab)说,“我想,这是把因特网提升到新高度的好机会,这样应用程序就可以与网络直接连接。”

  计算机网络或许不像手机和计算机那样有形,但它们很关键:有线电视,Wi-Fi,移动电话,因特网托管,网络搜索,企业电子邮件和银行业务都依赖网络的平稳运转。ONF所预想的在可编程网络上运行的程序可以让高清视频更加流畅,提供更可靠的移动电话服务,减少数据中心的能耗,甚至可以远程清除计算机病毒。

  尼克·麦吉翁(Nick McKeown)是斯坦福电子工程与计算机科学系的教授,协助开发了OpenFlow,他解释道,目前网络的问题是数据流低效率的通过网络。“这有点像(车里的)导航系统在寻找方向的同时计算出地图像什么。”

  他说,有了可编程网络,软件可以采集网络整体的信息,这样数据可以更加有效的传输。加州大学伯克利分校电子工程与计算机科学教授斯科特·申克(Scott Shenker)解释道,对网络更完整的理解是,它是一个包含两个部分的产品:第一个是接入到交换机和路由上的OpenFlow固件(软件嵌入硬件),可以读取硬件状态并疏导流量;第二个是可以创建网络地图并选择最有效路由的网络操作系统。

  OpenFlow和网络操作系统“提供了对网络的一致理解并立即应用于许多应用程序”,麦吉翁说,“寻找路径将变的微不足道。”

  一些OpenFlow研究项目只要两百多行的代码就可以彻底改变网络上的数据通信方式,有引人注目的效果。麦吉翁说,在一个项目中,研究人员重选网络通信路由,并在交换机空闲时关闭它,通过这种方式为数据中心节能达60%。

  这种研究吸引了大公司的眼球,这也是成立ONF的原因之一。谷歌对连接数据中心的网络提速很感兴趣。谷歌副总裁霍尔茨勒(Urs Hoelzle)说,这些数据中心一般通过指定的路径通信,如果一个路由失败,需要重新对通信进行路由。使用标准路由指令耗时20分钟。如果谷歌对于数据流进行更多的控制,可以在几秒钟之内重新路由,霍尔茨勒说。

  思科是生产网络路由硬件的公司,它们把ONF看作是帮助用户建立更好的网络服务的方法。例如,Facebook依靠思科的硬件来为全世界数以百万计的用户提供状态更新,消息,图片和视频。麦克纳布说,“你可以想象数据洪流。”

  未来,ONF标准可以让人们在需要时对网络编程以获取不同的性能,麦克纳布说。把这种功能建立在思科的硬件上可以让它更加适应对速度要求高的因特网服务。

  麦吉翁说,ONF的首要目标是接管OpenFlow的规格说明书。OpenFlow作为一个研究项目,已经在十几个学校取得了成功,但要在公司取得应用,仍然需要进行修改。下一步要开发易用的界面,这样程序员可以像在计算机和智能手机上一样进行网络编程。他说,“这是ONF的巨大进步”,因为它可以增加这个标准的采用率,加速网络应用程序的创新。他说这个过程将持续两年。

  同时,包括谷歌、思科在内的公司将在它们的内网上测试开放网络协议,本质上来说,它们将测试出一个全新的因特网类型。