软件定义网络之旅构建更智能、更快速、更灵活的未来网络

1.在硅谷，人们说“软件正在吞噬世界”，这本深入实用的技术书籍将通过工作在技术发展前沿的作者的介绍，告诉我们NFV/SDN等的转型如何改变网络、改变企业、改变世界。
2.本书紧紧围绕未来网络领域发展过程中的热点问题，全面和系统地介绍了SDN、NFV、边缘计算等前沿技术的基本概念、工作原理和设计实践的最新成果。
3.本书由AT&T技术与运营部门首席战略官兼集团总裁约翰·多诺万和AT&T实验室总裁兼首席技术官克里什·普拉布合著，同时，书中还汇集业界一些其他著名专家的理论，内容全面，十分具有影响力。

约翰·多诺万（John Donovan）于2008 年加入AT&T，担任首席技术官。他于2012 年成为AT&T 技术和运营部门（ATO）的首席战略官兼集团总裁，随后于2017 年8 月被任命为AT&T通信部门的首席执行官并于2019 年10 月卸任，其间主要负责公司战略职能、技术开发、网络部署与运营，以及AT&T 向SDN 的过渡。
克里什·普拉布（Krish Prabhu），AT&T 实验室总裁兼AT&T 首席技术官，负责制订公司的技术战略，包括网络架构和演进，以及网络、服务和产品设计。他还负责知识产权组织和全球供应链。克里什先后在AT&T 贝尔实验室、罗克韦尔、阿尔卡特和泰乐通讯公司工作过，拥有深厚的技术创新背景。此前，他曾担任过阿尔卡特首席运营官、泰乐通讯公司首席执行官和Tekelec公司首席执行官。他还曾在摩根塔勒风险投资公司担任合伙人，协助开发信息技术和建立通信初创公司。克里什拥有班加罗尔大学物理学学士学位、印度理工学院孟买校区物理学硕士学位以及匹兹堡大学电气工程专业硕士、博士学位。

目录

第　1章 变革的必要性　1
第　2章 将现代电信网络从全IP网转变为网络云　9
2．1　引言　9
2．2　向全IP网络的快速过渡　10
2．3　网络云　10
2．4　现代IP网络　10
2．4．1　开放式系统互联参考模型　10
2．4．2　规范和标准　11
2．5　全IP网络向网络云的转变　12
2．5．1　网络功能虚拟化（NFV）概述　12
2．5．2　NFV基础设施　13
2．5．3　软件定义网络（SDN）　13
2．5．4　开放网络自动化平台　14
2．5．5　网络安全　15
2．5．6　企业客户终端设备　16
2．5．7　网络接入　16
2．5．8　网络边缘　17
2．5．9　网络核心　17
2．5．10　业务平台　19
2．5．11　网络数据与测量　22
2．5．12　网络运营　23
第3章　网络功能虚拟化　25
3．1　虚拟化　25
3．1．1　网络虚拟化　26
3．1．2　计算虚拟化　27
3．1．3　网络功能虚拟化　28
3．1．4　网络功能虚拟化的优势　29
3．2　网络功能虚拟化和软件定义网络　30
3．3　VNF的分解　32
3．3．1　解耦虚拟功能　32
3．3．2　服务链　37
3．3．3　叠加、单层和vS/vR　38
3．3．4　可重用性　39
3．3．5　多租户和单租户　40
3．4　NFV的弹性和扩展性　40
3．4．1　多路径和分布式VNF设计　41
3．4．2　与VNF弹性设计相关的vPE实例　43
3．5　NFV经济学理论　45
3．5．1　硬件成本　46
3．5．2　软件成本　46
3．5．3　运营成本　46
3．6　NFV最佳实践　47
致谢　48
第4章　网络功能虚拟化基础设施　49
4．1　网络功能虚拟化基础设施（NFVI）　49
4．2　NFVI的构成　50
4．2．1　物理部件　50
4．2．2　虚拟基础设施管理器　52
4．2．3　VIM解决方案　52
4．2．4　VIM部件　54
4．2．5　编排器　57
4．3　构建NFVI解决方案　57
4．3．1　运营变更　57
4．3．2　创新与集成　58
4．4　NFVI部署　60
4．4．1　会议区需求　60
4．4．2　容错　60
4．4．3　基础设施弹性　61
4．4．4　应用弹性　62
4．5　将NFVI用于VNF　62
4．5．1　VNF性能配置文件　62
4．5．2　可扩展性　63
4．5．3　VNF管理　64
4．6　小结　64
第5章　构建高可用性网络云　65
5．1　网络云基础设施可用性　67
5．1．1　单站点可用性　67
5．1．2　成本权衡的可用性（瓶颈分析）　68
5．2　计划停机时间和地理冗余的影响　70
5．2．1　计划停机影响实例　70
5．2．2　最大限度降低计划停机影响的最佳设计实践　72
5．3　虚拟功能软件设计　73
5．3．1　容错虚拟机（VM）设计　74
5．3．2　低软件故障率和精确故障检测　75
5．3．3　软件弹性工程　76
5．4　整合：虚拟功能分类和实例　77
5．4．1　实例：状态网络访问服务　78
5．4．2　实例：第4层状态控制功能　79
5．4．3　实例：具有多站点设计的无状态网络功能　80
5．5　进一步研究的领域　82
致谢　83
第6章　软件定义网络　85
6．1　SDN功能概述　85
6．2　网络控制的实现　86
6．3　网络功能交付的全新范式　87
6．4　网络控制器架构　88
6．4．1　网络控制器软件组成　88
6．4．2　软件验证　91
6．4．3　高可用性和地理多样性　91
6．4．4　与应用服务控制器的关系　91
6．4．5　网络控制器之间的联合　91
6．4．6　抽象建模　91
6．4．7　AT&T网络域特定语言　92
6．5　YANG服务模型实例　93
6．6　YANG网络模型实例　95
6．7　网络控制器和编排用例实例：客户请求VPN服务　98
6．8　SDN控制的一些用例实例　99
6．8．1　带宽时间规划　99
6．8．2　流量重定向　99
6．9　开源SDN控制器选择　100
6．10　进一步研究的主题　100
致谢　100
第7章　网络操作系统：VNF自动化平台　101
7．1　ONAP：逻辑技术架构　102
7．1．1　开放式网络自动化平台　103
7．1．2　ONAP组件的作用　106
7．1．3　欧洲电信标准化协会：NFV管理和编排以及ONAP协调　107
7．2　主服务编排器　107
7．3　服务设计和创建（SDC）环境　110
7．3．1　元数据驱动的设计时和运行时执行　110
7．3．2　SDC数据存储库　113
7．3．3　认证工具集　113
7．3．4　分发工具集　113
7．4　软件定义控制器　114
7．4．1　应用、网络和基础设施控制器编排　114
7．4．2　基础设施控制器编排　114
7．4．3　网络控制器编排　114
7．4．4　应用控制器编排　115
7．5　门户网站、报告、GUI和仪表板功能　115
7．6　数据采集、分析和事件　117
7．6．1　DCAE的四大主要组成部分　118
7．6．2　DCAE的平台方法　119
7．6．3　DCAE平台的组成部分　120
7．7　策略引擎　121
7．7．1　策略制订　123
7．7．2　策略分发　123
7．7．3　策略决定和执行　123
7．7．4　策略统一和组织　124
7．7．5　策略技术　125
7．7．6　策略使用　126
7．8　活动与可用清单（A&AI）系统　126
7．8．1　A&AI关键需求　127
7．8．2　A&AI的功能　128
7．9　控制回路系统：协同工作　128
7．9．1　设计框架　129
7．9．2　编排和控制框架　129
7．9．3　分析框架　130
7．10　传统BSS与ONAP的交互　131
第8章　网络数据与优化　133
8．1　网络数据和分析层　133
8．2　大数据　135
8．2．1　关于大数据的“7V”特征　135
8．2．2　数据质量　136
8．2．3　数据管理：Lambda架构和策略　137
8．2．4　Hadoop生态系统　138
8．2．5　分析和机器学习（ML）　143
8．3　当大数据遇上网络云　147
8．3．1　数据采集、分析和事件　148
8．3．2　DCAE功能　149
8．3．3　微服务设计范式　151
8．3．4　控制回路自动化　152
8．3．5　闭环自动化的机器学习　155
8．3．6　深度学习和软件定义网络　156
8．4　网络数据应用　157
8．4．1　自优化网络　157
8．4．2　针对内容过滤智能网的客户可配置策略　160
8．4．3　基于历史和当前估计网络拥塞的流量整形　160
8．4．4　利用SDN来实现录音电话营销成本最小化　161
8．4．5　SDN和NFV的新应用　162
第9章　网络安全　163
9．1　引言　163
9．2　SDN和NFV的安全优势　164
9．2．1　设计增强　165
9．2．2　性能改善　166
9．2．3　实时功能　166
9．3　安全挑战　167
9．4　安全架构　168
9．4．1　云安全　169
9．4．2　AIC安全演进　171
9．4．3　网络和应用安全　173
9．4．4　管理程序和操作系统安全　176
9．4．5　ONAP安全　178
9．5　安全平台　180
9．5．1　安全性分析　180
9．5．2　身份和访问管理　182
9．5．3　ASTRA　184
9．6　进一步研究的主题　190
致谢　190
第　10章 企业网　191
10．1　网络复杂性的演变　191
10．2　技术创新　193
10．2．1　网络功能虚拟化　193
10．2．2　提升数据分组处理能力　196
10．2．3　优化虚拟环境　197
10．2．4　优化VNF性能　202
10．3　内存和存储资源　204
10．4　网络管理和编排　204
10．4．1　回拨功能　204
10．4．2　网络设计的数据建模　204
10．4．3　虚拟功能部署和管理　206
10．5　DPI和可视化　206
10．6　网络随需应变功能　207
10．7　通用CPE　207
10．8　小结　212
第　11章 网络接入　213
11．1　引言　213
11．2　接入网的特点　213
11．3　将NFV和SDN扩展到网络接入　215
11．4　有线接入技术　218
11．4．1　PON技术　219
11．4．2　G．fast技术　221
11．4．3　有线接入硬件　222
11．4．4　商用芯片　223
11．4．5　有线接入硬件标准和开放式规范　223
11．4．6　开放式vOLT硬件规格　224
11．4．7　有线接入软件　226
11．4．8　网络抽象层　227
11．4．9　SDN接入控制器　228
11．4．10　开放式接入网软件　229
11．5　移动无线接入技术　230
11．5．1　LTE RAN配置　230
11．5．2　5G无线　232
致谢　236
第　12章 网络边缘　237
12．1　引言　237
12．2　边缘核心范式　237
12．3　传统边缘平台　238
12．3．1　垂直集成边缘平台　238
12．3．2　边缘应用　239
12．4　网络云边缘平台　241
12．4．1　分类边缘平台　241
12．4．2　网络结构　242
12．4．3　边缘vPE VNF　244
12．5　EVPN：灵活的接入组和通用云叠加　246
12．5．1　接入规模和弹性　247
12．5．2　云叠加连接　248
12．5．3　EVPN　248
12．6　网络边缘的未来发展　250
12．6．1　开放式分组处理器　250
12．6．2　开放式配置和编程分组处理器　251
12．6．3　分组处理器的开放式控制　252
第　13章 网络核心　253
13．1　光层　254
13．1．1　光学技术　255
13．1．2　灵活的软件控制光网络　259
13．1．3　开放式ROADM　260
13．1．4　光层的未来工作　262
13．2　MPLS分组层　262
13．2．1　IP公用骨干网　262
13．2．2　MPLS的演进　264
13．2．3　段路由　269
13．2．4　核心路由器技术演进　272
13．2．5　路由反射　273
13．3　SDN控制层　273
13．3．1　集中式流量工程　274
13．3．2　多层控制　275
13．3．3　优化算法的实现　277
致谢　278
第　14章 服务平台　279
14．1　引言　279
14．2　采用SDN/NFV的新服务设计方案　283
14．3　转向SDN/NFV：方法、过程和技能　291
14．3．1　服务创建　291
14．3．2　服务设计方法　292
14．3．3　测试方法　292
14．4　当前的虚拟化服务平台用例　295
14．4．1　IMS服务平台　295
14．4．2　演进型分组核心网　304
14．4．3　BVoIP服务　310
14．5　未来研究的主题　311
第　15章 网络运营　315
15．1　引言　315
15．2　NFV和SDN对网络运营的影响　319
15．2．1　NFV及其对运营的影响　319
15．2．2　与NFV相关的挑战　321
15．2．3　ONAP在网络运营中的作用　322
15．2．4　与ONAP相关的挑战　326
15．3　改造运营团队　329
15．4　迁移到网络云　330
15．4．1　推出网络云技术　331
15．4．2　利用当前知识和经验来引导SDN/NFV部署　331
15．4．3　和谐共存的传统网络和SDN/NFV网络　331
15．5　进一步研究的主题　332
致谢　333
第　16章 网络测量　335
16．1　SDN数据和测量　335
16．2　在SDN中使用实时网络数据　337
16．2．1　使用SDN控制器的IP/光网络实例　337
16．2．2　在何处以及如何测量实时网络数据　338
16．2．3　使用SDN控制器实现对TE隧道更加高效管理的集中式TE　339
16．2．4　使用ROADM来动态管理和重新配置IP与光层之间的映射　340
16．2．5　使用可用的备用容量提供带宽时间规划服务　340
16．3　网络容量规划　341
16．3．1　当前网络容量规划过程　341
16．3．2　SDN的优势　342
16．3．3　流量矩阵数据　343
16．3．4　流量预测　343
16．3．5　波长电路　344
16．3．6　第0层和第3层资源　344
16．4　SDN控制器测量框架　345
16．4．1　测量框架的目标　346
16．4．2　测量框架概述　347
16．4．3　组件级测量　348
16．4．4　服务和网络测量　349
16．4．5　将服务和网络路径测量与网元解耦的案例　349
16．5　AT&T的SDN-Mon框架　350
16．6　遥测测量　353
16．7　NFV数据和测量　354
16．7．1　NFV数据模型　354
16．7．2　NFV基础设施遥测数据模型　354
16．8　NFV数据测量框架　358
16．8．1　NFV有机数据测量模型　358
16．8．2　vProbe被动测量数据模型　358
16．8．3　vProbe主动测量数据模型　359
16．9　VNF报告指标　360
16．9．1　VNF资源消耗和运营指标　360
16．9．2　VNF SLA和KPI　360
16．9．3　VNF弹性报告　361
16．10　VNF扩展测量　362
16．10．1　NFV服务自动扩展　362
16．10．2　扩展触发器　363
16．10．3　横向扩展：说明性实例　363
16．11　VNF效率测量和KCI报告　363
16．12　最佳配置和规模调整的VNF测量　364
16．13　有待进一步研究的领域　366
致谢　366
第　17章 向软件转移　367
17．1　引言　367
17．2　向软件转移　368
17．3　UNIX和C的病毒特性　369
17．4　开源　371
17．5　Linux和Apache基金会、OpenStack、ODL以及OPNFV　373
17．6　脚本和并行编程语言　374
17．7　敏捷方法和DevOps　374
17．8　Web 2．0、RESTful API公开和互操作性　375
17．9　云原生工作负载：容器、微服务可组合性　376
第　18章 未来的发展趋势　379
18．1　发展趋势　379
18．2　域演进　380
18．3　网络中的超级自动化　381
18．4　企业内部的超级自动化　381
18．5　跨实体的创新　382
18．6　小结　382
参考文献　383