اقرأ في هذا المقال
- ما هي الشبكات المعرفة بالبرمجيات؟
- أساسيات الشبكات المعرفة بالبرمجيات
- تكنولوجيا الشبكة المعرفة بالبرمجيات
- نماذج SDN
- الفرق بين الشبكات المعرفة بالبرمجيات ومحاكاة وظائف الشبكة الافتراضية
الشبكات المعرفة بالبرمجيات “SDN” هي بنية شبكة اتصالات، توفر تحسينات كبيرة في أداء الشبكة وباستخدام هذه التقنية من الممكن جعل الشبكة أكثر ديناميكية وقابلية للإدارة وفعالية من حيث التكلفة وقابلية للتكيف، كما أنّ معماريات “SDN” تفصل وظائف التحكم في الشبكة وإعادة التوجيه، حيث يتيح ذلك التحكم في الشبكة ليصبح قابلاً للبرمجة مباشرةً، كما يمكن استخراج البنية التحتية للشبكة الأساسية من التطبيقات وخدمات الشبكة.
ما هي الشبكات المعرفة بالبرمجيات؟
الشبكات المعرفة بالبرمجيات “SDN”: هي تقنية شبكة يتم التحكم فيها من خلال وظائف البرنامج لتمكينها من أن تكون قابلة للتكيف وديناميكية وقابلة للإدارة وفعالة من حيث التكلفة، حيث تقوم بنية “SDN” بفصل وظائف التحكم في الشبكة وإعادة التوجيه بحيث يكون التحكم في الشبكة قابلاً للبرمجة مباشرةً، ومن ثم يتم استخراج البنية التحتية الأساسية للتطبيقات وخدمات الشبكة.
أدى النمو الهائل في الأجهزة المحمولة والبيانات التي تستخدمها إلى جانب المحاكاة الافتراضية للخادم واستخدام الخدمات السحابية، بالإضافة إلى العديد من التغييرات الأخرى إلى قيام الكثيرين في صناعة الاتصالات، بإعادة فحص بنى الشبكات التي تم استخدامها لسنوات عديدة، حيث أنّ العديد من هذه الشبكات متدرجة ولها هيكل هرمي للغاية مع العديد من محولات إيثرنت مرتبة في هيكل شجرة.
كان هذا الشكل من طوبولوجيا تصميم شبكة الاتصالات الثابتة منطقياً للغاية عندما كان العميل الذي يخدم الحوسبة، هو الطريقة الرئيسية للعمل، ومع ذلك فإنّ هذا الشكل من بنية الشبكة غير مناسب لاحتياجات الحوسبة والتخزين الديناميكية التي تطورت حول سيناريوهات استخدام الكمبيوتر الجديدة مع مراكز البيانات وبيئة الناقل، وتغيرت أنماط حركة البيانات في شبكات البيانات بشكل كبير.
كما أنّ طلبات البيانات تنتقل عبر “VPN” ومن مناطق مختلفة من العالم، فإنّ هذا بعيد كل البعد عن الطلبات التي كانت تميل منذ بضع سنوات إلى الانتقال من جهاز إلى آخر في مواقع محددة، حيث تُعد الخدمات السحابية محركًا آخر لاستخدام الشبكات المعرفة بالبرمجيات، كما تحتاج الشركات إلى الوصول إلى موارد تكنولوجيا المعلومات عند الطلب.
- “SDN” هي اختصار لـ “Software defined networking”.
- “VPN” هي اختصار لـ “Virtual Private Network”.
أساسيات الشبكات المعرفة بالبرمجيات:
1- فصل وظائف التوجيه والتحكم Forwarding and control functions separated:
من خلال فصل هذه الوظائف، من الممكن التحكم في جانب إعادة التوجيه من الشبكة لتلبية متطلبات تدفق حركة البيانات المتغيرة.
2- قابلة للبرمجة Programmable:
ليست الشبكة قابلة للبرمجة فحسب، بل يمكن برمجة التحكم في الشبكة بشكل مباشر؛ لأنّ عنصر التحكم منفصل عن وظائف إعادة التوجيه.
3- الإدارة المركزية Central management:
أحد المفاهيم الأساسية للشبكات المعرفة بالبرمجيات، هو أنّ الشبكة يمكن التحكم فيها وتحديد البرمجيات، حيث لا يمكن تحقيق ذلك إلّا إذا تم تحقيق الإدارة باستخدام نواة إدارة مركزية.
4- التكوين البرمجي Programmatic configuration:
تتيح الشبكات المعرفة بالبرمجيات للمديرين تكوين موارد الشبكة وإدارتها وتأمينها وتحسينها، حيث يمكن تحقيق ذلك بسرعة كبيرة باستخدام البرامج الآلية التي تراقب أداء الشبكة وتنفذ التغييرات المطلوبة وبهذه الطريقة، يمكن لشبكة البيانات تلبية المطالب المتغيرة باستمرار والمفروضة عليها.
5- استخدام المعايير المفتوحة Open standards usage:
أحد المتطلبات الأساسية للشبكات المعرفة بالبرمجيات هو استخدام المعايير المفتوحة، مع شبكات البيانات التي تستخدم عادةً مكونات الشبكة من مجموعة متنوعة من البائعين، من الضروري أن تعمل كل هذه العناصر معاً، حيث لا يمكن تحقيق ذلك إلّا إذا تم استخدام معايير مفتوحة مشتركة، أمّا إذا لم يتم استخدام المعايير المفتوحة، فسيكون هناك مجموعة من واجهات البائع المختلفة المحددة التي لن تعمل معاً، وأحد المعايير الرئيسية المفتوحة المستخدمة داخل الشبكات المعرفة بالبرمجيات هو معيار “Openflow”.
تكنولوجيا الشبكة المعرفة بالبرمجيات:
تتمثل التقنية الرئيسية المستخدمة في الشبكات المعرفة بالبرمجيات في هيكلة بنية الشبكة، بحيث يتم فصل طبقة التطبيق وطبقة التحكم وطبقات البنية التحتية وتحديدها بشكل فردي، حيث استخدم النهج التقليدي عدداً كبيراً من الأجهزة التي ترتبط ببعضها البعض بإحكام، ممّا يجعل من الصعب الوصول إلى الوظائف بدلاً من الأجهزة الكاملة، كما تمكن استراتيجية النهج الجديدة هذه للشبكات المعرفة بالبرمجيات المشغلين من التحكم في الشبكة بأكملها من نقطة واحدة، وهذا يبسط بشكل كبير تصميم وتشغيل شبكة البيانات.
يعمل هذا النهج على تبسيط الأجهزة المستخدمة؛ لأنّها لم تعد بحاجة إلى التفاعل مع العديد من معايير البروتوكولات المختلفة ومعالجتها، ولكن بدلاً من ذلك يحتاجون فقط إلى قبول التعليمات من الشبكة المعرفة بالبرمجيات ووحدات تحكم “SDN”، وعادةً ما يتم احتواء ذكاء الشبكة ضمن وحدات تحكم الشبكات المعرفة بالبرمجيات والتي تكون قادرة على التحكم في الشبكة الكاملة، حيث يمكن التعامل مع الشبكة بالكامل بواسطة كيانات التطبيقات والسياسة على أنّها مفتاح منطقي واحد كبير.
من خلال اعتماد نهج الشبكات المحدد بالبرمجيات، يمكن التحكم في الشبكة بالكامل من نقطة واحدة ممّا يُبسط بشكل كبير التصميم والتشغيل والتحديثات، حيث تعمل “SDN” على تبسيط أجهزة الشبكة نفسها؛ لأنّها تحتاج فقط إلى التفاعل مع معيار تحكم واحد وليس معايير البروتوكول العديدة التي قد يحتاجون إلى معالجتها.
كما أنّ مؤسسة “ONF” هي منظمة صناعية تم إنشاؤها بهدف تعزيز واعتماد الشبكات المعرفة بالبرمجيات من خلال تطوير معايير مفتوحة، حيث يجذب “ONF” أعضائه من الصناعة وينسق أنشطة توحيد الشبكات المحددة بالبرمجيات، كما قد طور بروتوكول “Openflow” الذي يبني الاتصال بين وحدات التحكم ومستويات البيانات لشبكة محددة بالبرمجيات، حيث يُستخدم بروتوكول “Openflow” على نطاق واسع للشبكات المعرفة بالبرمجيات؛ لأنّه يوفر واجهة مشتركة تسمح للمشغلين باستخدام عناصر شبكة مختلفة بنجاح من مزودين مختلفين.
- “ONF” هي اختصار لـ “Open Networking Foundation”.
نماذج SDN:
1. نموذج Open SDN:
يستخدم مسؤولو الشبكات بروتوكولاً مثل “Openflow” للتحكم في سلوك المحولات الافتراضية والمادية على مستوى مستوى البيانات.
2. نموذج SDN by APIs:
بدلاً من استخدام بروتوكول مفتوح، تتحكم واجهات برمجة التطبيقات في كيفية انتقال البيانات عبر الشبكة على كل جهاز.
3. نموذج تراكب SDN:
يدير شبكة افتراضية فوق البنية التحتية الحالية للأجهزة، ممّا يؤدي إلى إنشاء أنفاق ديناميكية لمراكز بيانات مختلفة داخل الشركة وعن بعد، حيث تخصص الشبكة الافتراضية عرض النطاق الترددي عبر مجموعة متنوعة من القنوات وتخصص الأجهزة لكل قناة، مع ترك الشبكة المادية دون تغيير.
4. نموذج Hybrid SDN:
يجمع هذا النموذج بين الشبكات المعرفة بالبرمجيات وبروتوكولات الشبكات التقليدية في بيئة واحدة لدعم الوظائف المختلفة على الشبكة، حيث تستمر بروتوكولات الشبكات القياسية في توجيه بعض حركة البيانات، بينما تتحمل “SDN” المسؤولية عن حركة لبيانات الأخرى، ممّا يسمح لمسؤولي الشبكة بتقديم “SDN” على مراحل إلى بيئة قديمة.
الفرق بين الشبكات المعرفة بالبرمجيات ومحاكاة وظائف الشبكة الافتراضية:
- الشبكات المعرفة بالبرمجيات “SDN”: تفصل “SDN” التحكم في الشبكة ومستويات إعادة التوجيه وتوفر وجهة مركزية لتفعيل وتشغيل خدمات الشبكة بشكل أكثر كفاءة.
- محاكاة وظائف الشبكة الافتراضية “NFV”: تركز “NFV” على تحسين خدمات الشبكة نفسها حيث تقوم هذه التقنية بفصل وظائف الشبكة عن الأجهزة الاحتكارية، ودمجها مع خوادم أو أجهزة كمبيوتر أكثر عمومية بحيث يمكن تشغيل هذه الوظائف في البرامج؛ لتوفير المزيد من المرونة للتشغيل والتغييرات والتحديثات.
- “NFV” هي اختصار لـ “Network Functions Virtualizations”.
