本书分为两篇，基础篇、应用篇和实践篇。基础篇内容包括：第1章 概述，第2章 SDN基本原理，第3章 SDN数据平面，第4章 南向接口协议，第5章 SDN控制平面，第6章 SDN北向接口。应用篇内容包括：第7章 SDN在数据中心的应用，第8章 SDN在园区网的应用，第9章 SDN在广域网的应用SD-WAN。实践篇：第10章 SDN实验环境部署，第11章 SDN基础操作与应用实验，第12章 OpenDayLight概述，第13章 SDN OpenFlow协议，第14章 软件下载与安装，第15章 开源控制器实践。

1.技术先进，包含集中式与分布式网络、虚拟化等新技术。 2.同类竞争品不多。 3.实验内容丰富。 4.本书配套实验环境是开源环境，对学校开展实验没有硬件要求。

尚凤军，男，博士/教授。发表论文40余篇，SCI、EI、ISTP检索10余篇。 研究方向 ①移动IPv6关键技术研究 ②网络流量测量研究 ③无线传感网络研究 获奖情况 2003-2004 重庆邮电学院优秀青年教师 2004-2006 重庆邮电学院责任教师 参加项目 1.重庆邮电大学博士启动基金项目：移动IPv6管理方案研究 负责（2006-2008） 2.重庆邮电大学《微机原理与接口技术》校级重点课程建设 负责（2004-2007） 3.重庆邮电学院青年教师基金项目：用VHDL仿真IP数据包分类算法 负责（2003-2004） 4.重庆市科技攻关项目：高速网络业务量测量系统 参加（2002-2004） 5.重庆市自然科学基金项目：入侵检测系统中数据包快速匹配算法的研究 参加 （2004-2005）

基础篇 第　1 章 概述........................................1 1.1　SDN 的产生...............................................　1 1.1.1　传统网络概述.....................................2 1.1.2　传统网络存在的问题.........................　2 1.1.3　SDN 应运而生....................................2 1.2　SDN 的发展...............................................　3 1.2.1　发展历程.............................................3 1.2.2　研究与应用现状.................................4 1.3　SDN 标准化组织.......................................　6 1.3.1　ONF .....................................................6 1.3.2　IETF ....................................................　6 1.3.3　ITU-T ..................................................　6 1.3.4　ETSI ....................................................　7 第　2 章 SDN 基本原理......................　8 2.1　SDN 的概念...............................................　8 2.1.1　SDN 的定义........................................8 2.1.2　SDN 的特征........................................8 2.2　SDN 的体系架构.......................................　9 2.2.1　ONF 定义的 SDN 架构....................　10 2.2.2　IETF 定义的 SDN 架构....................11 2.2.3　Overlay 网络架构.............................　12 2.3　SDN 工作原理.........................................　12 2.3.1　控制平面与数据平面的解耦...........　12 2.3.2　网络能力的抽象...............................13 2.3.3　网络可编程.......................................13 第　3 章 SDN 数据平面....................　16 3.1　数据平面概述..........................................　16 3.1.1　传统网络数据平面...........................　16 3.1.2　SDN 数据平面..................................18 3.2　OpenFlow 交换机模型.............................19 3.2.1　OpenFlow 概述.................................　19 3.2.2　OpenFlow 交换机功能架构.............　20 3.2.3　流表...................................................23 3.2.4　组表...................................................28 3.2.5　计量表...............................................32 3.2.6　流表匹配...........................................33 3.3　SDN 交换机.............................................　35 3.3.1　交换芯片概述...................................35 3.3.2　交换芯片产品...................................36 3.3.3　SDN 硬件交换机产品......................　39 3.3.4　SDN 软件交换机产品......................　41 3.4　通用可编程数据平面..............................　45 3.4.1　协议无关交换机架构.......................　45 3.4.2　数据平面编程语言...........................　46 第　4 章 南向接口协议......................47 4.1　南向接口协议概述..................................　47 4.2　OpenFlow 协议........................................　48 4.2.1　背景...................................................48 4.2.2　OpenFlow 组件.................................　49 4.2.3　OpenFlow 表项.................................　50 4.2.4　OpenFlow 安全信道.........................　53 4.2.5　OpenFlow 信道建立.........................　53 4.2.6　OpenFlow 消息处理.........................　55 4.3　OF-CONFIG 协议....................................　57 4.3.1　简介...................................................57 4.3.2　原理...................................................57 4.4　NETCONF 协议.......................................59 4.4.1　简介...................................................59 4.4.2　NETCONF 基本网络架构................60 4.4.3　NETCONF 基本会话建立过程........60 4.4.4　NETCONF 协议框架........................61 4.4.5　NETCONF 报文结构........................62 4.4.6　NETCONF 通信模式........................62 4.4.7　配置数据库.......................................62 4.5　OVSDB 管理协议....................................63 4.5.1　OVSDB 管理协议基本概念.............63 4.5.2　OVSDB 与 OVS、控制器................64 4.5.3　OVSDB 与 JSON..............................64 4.5.4　OVSDB 数据模式............................　65 4.5.5　OVSDB 整体架构............................　65 4.5.6　OVSDB RPC 方法............................66 4.5.7　OVSDB 操作....................................　67 4.6　其他南向接口协议..................................　67 4.6.1　XMPP ................................................67 4.6.2　PCEP .................................................　68 4.6.3　I2S .....................................................　69 4.6.4　OpFlex ...............................................69 第　5 章 SDN 控制平面....................　71 5.1　SDN 控制器概述.....................................　71 5.1.1　SDN 控制器体系架构......................　71 5.1.2　SDN 控制器的基础功能..................　73 5.1.3　SDN 控制器的扩展..........................　75 5.1.4　SDN 控制器的评估要素..................　76 5.2　开源控制器..............................................　78 5.2.1　NOX/POX.........................................　78 5.2.2　Ryu ....................................................　79 5.2.3　Floodlight ..........................................　81 5.2.4　OpenDaylight ....................................　82 5.2.5　ONOS ................................................84 5.3　商用控制器..............................................　85 5.3.1　Cisco XNC........................................　86 5.3.2　VMware 的 NSX-T 控制器..............　87 5.4　基于控制器的编程..................................　88 5.4.1　基于 POX 编程.................................89 5.4.2　基于 Ryu 编程..................................　90 第　6 章 SDN 北向接口....................　92 6.1　北向接口概述..........................................　92 6.1.1　ONF 北向接口..................................92 6.1.2　SDN 其他北向接口..........................　94 6.1.3　SDN 北向接口的前景......................　95 6.2　REST API .................................................　96 6.2.1　什么是 REST API .............................　96 6.2.2　REST API 的设计规范.....................　96 6.2.3　开源控制器的 REST API .................　97 6.3　RESTCONF 协议...................................106 6.3.1　RESTCONF 概述............................106 6.3.2　资源模型.........................................107 6.3.3　消息.................................................107 6.3.4　操作.................................................109 应用篇 第　7 章 SDN 在数据中心的 应用...................................　111 7.1　软件定义的数据中心网络技术.............111 7.1.1　传统行业数据中心发展面临数据 架构瓶颈.........................................　112 7.1.2　基于 SDN 的云数据中心网络 架构.................................................112 7.1.3　数据中心的叶脊组网架构.............　113 7.1.4　数据中心的 Overlay 网络..............　117 7.2　校园网数据中心网络 SDN 规划 应用........................................................　119 7.2.1　数据中心网络 SDN 总体设计.......　119 7.2.2　数据中心 SDN 整体部署...............　120 7.3　面向数据中心网络的 SDN 控制器 设计........................................................123 7.3.1　控制器功能设计.............................123 7.3.2　控制器系统架构.............................123 7.4　多粒度安全控制器架构........................　124 7.4.1　控制器安全问题.............................124 7.4.2　流表安全问题.................................125 7.4.3　应用安全问题.................................125 7.4.4　南向接口安全问题.........................　125 7.4.5　安全解决方案.................................126 7.4.6　整体架构.........................................127 7.4.7　模块设计.........................................128 7.4.8　运行机制.........................................128 7.4.9　粒计算理论.....................................130 7.4.10　安全服务粒化...............................130 7.4.11　多粒度安全服务模型...................　131 7.4.12　测试...............................................132 7.4.13　总结...............................................136 第　8 章 SDN 在园区网的应用......137 8.1　软件定义的园区网技术........................　137 8.1.1　传统园区网面临的挑战.................　137 8.1.2　智慧园区网中 SDN 技术的应用 场景.................................................138 8.2　基于 SDN 的工业互联网设计...............139 8.2.1　工业互联网系统软件结构设计.....　139 8.2.2　基于 SDN 的工业互联网系统软件 结构.................................................139 8.2.3　面向 SDN 交换机的南向接口.......　140 8.2.4　逻辑网管理模块.............................141 8.2.5　标签管理模块.................................143 8.3　基于负载感知的分布式控制器负载均衡 模型........................................................143 8.3.1　负载信息感知和负载状态判定.....　146 8.3.2　基于负载感知的负载均衡算法.....　148 8.3.3　分布式控制器负载均衡模型的运行 流程.................................................152 8.3.4　仿真实验与分析.............................153 8.3.5　总结.................................................156 第　9 章 SDN 在广域网的应用 SD-WAN　..........................　157 9.1　SD-WAN 技术........................................157 9.1.1　传统 WAN 架构面临的挑战..........　157 9.1.2　SD-WAN 的价值............................　158 9.1.3　SD-WAN 基础架构........................　158 9.2　SD-WAN 自动化运维可视化系统 设计........................................................　159 9.2.1　数据可视化模块.............................159 9.2.2　用户管理模块.................................160 9.2.3　数据传输模块.................................160 9.2.4　数据处理模块.................................161 9.2.5　数据提取模块.................................161 实践篇 第　10 章 SDN 实验环境部署........162 10.1　Ubuntu 下安装和运行 Mininet ............162 10.1.1　主要命令介绍...............................162 10.1.2　实验目的.......................................162 10.1.3　实验步骤.......................................162 10.2　Ubuntu 下安装和运行 Ryu 控制器.....　166 10.2.1　主要命令介绍...............................166 10.2.2　实验目的.......................................166 10.2.3　实验步骤.......................................166 10.3　Ubuntu 下安装 Wireshark ....................　168 10.3.1　主要命令介绍...............................168 10.3.2　实验目的.......................................168 10.3.3　实验步骤.......................................169 10.4　Ubuntu 下安装 PuTTY........................　169 10.4.1　主要命令介绍...............................169 10.4.2　实验目的.......................................170 10.4.3　实验步骤.......................................170 第　11 章 SDN 基础操作与应用 实验.................................　172 11.1　Mininet 的基础操作实验.....................　172 11.1.1　实验目的.......................................　172 11.1.2　实验步骤.......................................　172 11.2　Mininet 创建网络拓扑实验.................　173 11.2.1　主要命令介绍...............................　173 11.2.2　实验目的.......................................　173 11.2.3　实验步骤.......................................　173 11.3　通过 Mininet 验证 OpenFlow 版本和交换 机工作流程...........................................177 11.3.1　主要命令介绍...............................　177 11.3.2　实验目的.......................................　178 11.3.3　实验内容.......................................　178 11.4　Wireshark 抓包分析 OpenFlow 协议工作 流程.......................................................181 11.4.1　主要命令介绍...............................　181 11.4.2　实验目的.......................................　181 11.4.3　实验步骤.......................................　181 第　12 章 OpenDaylight 实验........185 12.1　OpenDaylight ........................................185 12.1.1　SDN...............................................185 12.1.2　OpenDaylight 架构.......................　186 12.1.3　OpenDaylight 设计原则...............　186 12.1.4　OpenDaylight 架构特点...............　187 12.2　OpenDaylight 控制器的环境搭建以及基 本操作..................................................　187 12.2.1　主要命令介绍...............................187 12.2.2　实验目的.......................................187 12.2.3　实验步骤.......................................187 12.3　OpenDaylight 及 Postman 实现流表 下发......................................................　194 12.3.1　主要命令介绍...............................194 12.3.2　实验目的.......................................195 12.3.3　实验步骤.......................................195 12.4　OpenDaylight 之流表操作...................200 12.4.1　主要命令介绍...............................200 12.4.2　实验目的.......................................200 12.4.3　实验步骤.......................................201 第　13 章 SDN OpenFlow 协议....　211 13.1　OpenFlow 概述.....................................211 13.2　OpenFlow 工作原理.............................211 13.2.1　主要命令介绍...............................　211 13.2.2　实验目的.......................................　211 13.2.3　实验步骤.......................................212 13.3　OpenFlow 流表的基本操作.................213 13.3.1　主要命令介绍...............................213 13.3.2　实验目的.......................................213 13.3.3　实验步骤.......................................213 第　14 章 软件下载与安装.............　219 14.1　VMware Workstation 和 Ubuntu 的 安装......................................................　220 14.1.1　实验目的.......................................220 14.1.2　实验步骤.......................................220 14.2　Mininet 和 Ryu 环境搭建....................　227 14.2.1　主要命令介绍...............................227 14.2.2　实验目的.......................................227 14.2.3　实验步骤.......................................228 14.3　实验思考..............................................　235 第　15 章 开源控制器实践.............　236 15.1　开源控制器实践——POX...................236 15.1.1　主要命令介绍...............................236 15.1.2　POX 控制器介绍..........................　236 15.1.3　实验目的.......................................236 15.1.4　实验步骤.......................................237 15.2　开源控制器实践——Ryu ....................　244 15.2.1　主要命令介绍...............................244 15.2.2　Ryu 控制器介绍............................244 15.2.3　实验目的.......................................245 15.2.4　实验步骤.......................................245