SDN

SDNとは何ですか？

Software-Defined Networking（SDN）は、ネットワーク仮想化を実現する手法です。中核技術であるOpenFlowを使用して、ネットワークデバイスのコントロールプレーンとデータプレーンを分離することで、ネットワークをインテリジェント化し、柔軟なネットワークトラフィック制御を実現します。 

簡単に言えば、SDN技術により、IT管理者はソフトウェアアプリケーションの一元化されたパネルを使用して、複雑なトポロジーのネットワーク内のトラフィックを制御できるため、各ネットワーク機器（ルーター、スイッチなど）を一台ずつ手動で制御する必要がありません。このようにして、SDNは、一元管理、柔軟なスケジューリング、低コストを特徴とする、集中管理可能でソフトウェアによるプログラミングが可能なネットワークアーキテクチャを構築します。

SDNが解決する問題とは？

従来の分散型ネットワークデバイスは、レイヤー2で到達可能性情報をブロードキャストし、レイヤー3でルーティングプロトコルを介してトポロジー情報を送信します。ネットワークは異なるメーカーのさまざまなデバイスで構成されているため、ネットワーク内のデバイスは統一された標準プロトコルを使用して通信する必要があります。ネットワークが複雑化するにつれて、ユーザーの要件も絶えず変化しており、従来の分散型ネットワークでは、刻々と変化する通信要件に対応するために、新しいプロトコルを策定し、ネットワークプロトコルを変更する必要があります。さらに、このタイプのネットワークではデバイスを1台ずつ管理する必要もあり、柔軟性と効率性に欠け、運用・保守のコストと複雑さが増大します。

SDNアーキテクチャでは、プログラマブル技術を使用することで、メーカーはオープンAPIを利用して自社のビジネスニーズに適したアプリケーションを開発し、OpenFlowを通じてマルチベンダーのハードウェアを一元的に制御できます。高度に分散した複雑なネットワーク内のすべてのデバイスを一元的に設定、管理、トラブルシューティングできるため、ネットワークの管理、運用、保守に伴う複雑さとコストが大幅に削減され、ネットワーク管理とトラブルシューティングの効率が向上します。

SDNはどのように機能しますか？

従来のネットワークのハードウェアデバイスは、管理プレーン、制御プレーン、転送プレーンの機能を備えています。管理プレーンはポリシーの策定とネットワークサービスの調整を担当し、制御プレーンはオペレーティングシステムと計算アルゴリズムを制御し、転送プレーンはデータパケットの転送と受信を担当します。

SDN技術の中核原理は、ネットワークデバイスの制御プレーン（オペレーティングシステムおよびソフトウェア）とデータプレーン（データ転送機能）を分離することです。これにより、ネットワークデバイスの制御プレーンをハードウェアデバイスから切り離し、ソフトウェアを通じて直接プログラムできるようになります。下図から分かるように、SDNアーキテクチャでは、ソフトウェア定義の管理・制御機能がハードウェアデバイスのデータ転送機能から分離されています。SDN内のネットワークデバイスは純粋なハードウェアのホワイトボックスデバイスとなり、ソフトウェアは個別に定義されます。

上記のようにソフトウェアとハードウェアを可能な限り分離するSDNは、ソフトウェアSDNと呼ばれます。これはあくまで従来型のSDN技術アーキテクチャであることに注意が必要です。一方、SDN技術の発展に伴い、ソフトウェアとハードウェアの分離を弱めたハードウェアSDN技術も登場しています。その重点は、運用保守の自動化を実現することにあります。このハードウェアSDN技術では、基盤となるオペレーティングシステムと、コントロールプレーンのソフトウェアプロトコルの大部分をハードウェアデバイス上に保持します。コントローラーを使用してハードウェアデバイスとネットワーク構成管理ツールを管理することで、ハードウェアデバイスの集中管理を実現します。

SDNの用途は何ですか？

SDNは多くの分野で採用されており、以下はいくつかの例です。

データセンター: 複雑なデータセンターの管理を簡素化し、動的なワークロード移行とサーバー間のトラフィックをサポートするとともに、迅速な設定と動的な調整を実現します。

広域ネットワーク（SD-WAN）： アプリケーションとクラウドサービスを接続し、より優れたユーザー体験を提供するとともに、包括的なエリアネットワークのパフォーマンスを最適化します。

アクセスネットワーク（SD-Access）： ユーザーおよびデバイスのアクセスにおけるセキュリティと効率を向上させ、アクセス管理を簡素化します。

ネットワーク機能仮想化（NFV）： 仮想化技術を使用してネットワーク機能を展開および管理し、コストを削減して柔軟性を高め、カスタマイズされたパスを提供します。

キャンパスおよびエンタープライズネットワーク： 一元管理により、セキュリティポリシーを統一的に実施し、ユーザーのID、デバイス、コンテキストに基づいてアクセス権を動的に調整するとともに、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。

クラウドコンピューティングとマルチクラウド統合: クラウドリソースの柔軟な拡張と自動管理をサポートし、異なるクラウド環境の効率的な統合を実現します。

モノのインターネット（IoT）： 一元管理により効率的なデバイス管理とセキュリティ監視を実現し、大規模なデバイスのアクセスと管理をサポートします。

5G: さまざまな種類のネットワークを最適化し、ネットワークスライシングとマルチアクセスエッジコンピューティング (MEC) をサポートして、ネットワークの柔軟性を向上させます。