آشنایی با شبکه نرم افزارمحور

امروزه شبکه‌های کامپیوتری از اهمیت زیادی برخوردار هستند و سازمان‌ها و کسب و کارهای مختلف از این شبکه‌ها به منظور ذخیره‌سازی اطلاعات و داده‌ها و همچنین دسترسی کاربران به آن استفاده می‌کنند. رویکردهای مختلفی در شبکه‌سازی وجود دارد که هر یک ویژگی‌ها و مزایا و معایب خاص خود را داشته و از یک سری اجزا برای این کار بهره می‌برند. یکی از رویکردهای جدید و مدرن در شبکه‌سازی SDN یا شبکه مبتنی بر نرم‌افزار است. شبکه SDN رویکردی است که در آن کنترل‌ کننده‌های مبتنی بر نرم‌افزار استفاده می‌شود و تفاوت‌های زیادی با شبکه‌های سنتی دارد. در این مقاله از بلاگ آراد آرپانت با شبکه SDN آشنا شده و ویژگی‌ها و مزایای آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم. 

شبکه مبتنی بر نرم افزار (SDN) چیست؟

یکی از رویکردهای مهم در شبکه‌سازی که در آن از کنترل کننده‌های مبتنی بر نرم‌افزار یا رابط‌های کاربری (API) به منظور برقراری ارتباط با زیرساخت‌های سخت‌افزاری و ترافیک مستقیم در شبکه استفاده می‌شود، شبکه SDN یا شبکه مبتنی بر نرم‌افزار نام دارد. این رویکرد و مدل با شبکه‌های سنتی متفاوت بوده و به منظور کنترل ترافیک شبکه از دستگاه‌های سخت‌افزای اختصاصی (روترها و سوئیچ‌ها) استفاده نمی‌کند، شبکه SDN این قابلیت را دارد که یک شبکه مجازی ایجاد کرده و ترافیک را به وسیله آن کنترل کند. همچنین از این قابلیت برخوردار است که یک سخت‌افزار سنتی را از طریق نرم‌افزار کنترل کند. 

مجازی‌سازی شبکه به استفاده از رویکرد شبکه SDN به سازمان‌ها و کسب وکارهای مختلف اجاره می‌دهد که بتوانند در یک شبکه فیزیکی واحد، شبکه‌های مجازی مختلفی ایجاد کنند یا دستگاه‌ها را در شبکه‌های فیزیکی مختلف با استفاده از این رویکرد از طریق یک شبکه مجازی واحد به یکدیگر متصل کنند. شبکه SDN رویکردی در شبکه‌سازی است که می‌تواند روش جدید را به منظور کنترل مسیریابی بسته‌های داده از طریق یک سرور امکان‌پذیر کند. آراد آرپانت تمامی خدمات پشتیبانی سخت افزار شبکه و نرم افزار شبکه را به سازمان‌ها و شرکت‌ها ارائه می‌دهد.

معماری یک شبکه SDN شامل 3 بخش می‌شود:

• برنامه‌هایی که توانایی مرتبط ساختن درخواست منابع یا اطلاعات شبکه به عنوان یک کل را دارند. 
• کنترل کننده‌هایی که می‌توانند برای تصمیم‌گیری در مورد مسیریابی بسته داده از اطلاعات برنامه‌های استفاده کنند. 
• دستگاه‌هایی که می‌توانند در مورد مکان انتقال داده‌ها، اطلاعات لازم را از کنترل کننده دریافت کنند. 

ویژگی‌های شبکه SDN

شبکه SDN به عنوان یکی از رویکردهای مهم در شبکه‌سازی از ویژگی‌های متعددی برخوردار است که شامل موارد زیر می‌شود:

• قابلیت برنامه‌ریزی مستقیم: در این رویکرد می توان کنترل شبکه را به صورت مستقیم برنامه‌ریزی کرد که دلیل آن جدا شدن از توابع ارسال است. 
• انعطاف: امکان کنترل انتزاعی انتقال‌ها در این رویکرد به ادمین‌ها امکان تنظیم پویای جریان ترافیک در سراسر شبکه به منظور رفع نیازهای متغیر را می‌دهد. 
• مدیریت مرکزی: یکی از مواردی که در شبکه SDN مورد توجه است هوشمندی منطقی شبکه است. در واقع این رویکرد یک نمای کلی از شبکه ایجاد کرده و برای برنامه و موتورهای سیاستی (Policy Engines) به عنوان یک سوئیچ واحد و منطقی عمل می‌کند. 
• مبتنی بر استانداردهای باز و VENDOR-NEUTRAL (عدم وابستگی به نوع سیستم عامل: پیاده‌سازی شبکه SDN از طریق استانداردهای باز باعث ساده‌سازی طراحی و عملکرد شبکه می‌شود چون دستورالعمل‌ها توسط کنترل کننده‌های SDN به جای چندین دستگاه و پروتکل‌های خاص Vendor ارائه می‌شوند. 

بیشتر بخوانید: انواع پروتکل های ارتباطی شبکه و کاربرد آن ها

اهمیت شبکه SDN چیست؟

در مورد شبکه SDN و اهمیت شبکه آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش کنترل با سرعت و انعطاف‌پذیری بیشتر: با استفاده از شبکه SDN این امکان فراهم می‌شود که توسعه‌دهندگان به جای برنامه‌نویسی به صورت دستی برای چند دستگاه سخت‌افزاری، برنامه‌نویسی یک کنترل کننده استاندارد مبتنی بر نرم‌افزار را انجام داده و از این طریق ترافیک روی شبکه را کنترل کنند. همچنین مدیران شبکه در هنگام انتخاب تجهیزات شبکه مورد نیاز انعطاف بیشتری دارند چون امکان انتخاب یک پروتکل واحد به منظور ارتباط با هر تعداد سخت‌افزار از طریق یک کنترل کننده مرکزی را دارند. 
• قابلیت تنظیم زیرساخت شبکه: شبکه SDN این امکان را برای مدیران فراهم می‌کند که بتوانند خدمات شبکه را پیکربندی کرده و بتوانند به منظور تغییر زیرساخت شبکه به صورت آنی منابع مجازی را از طریق یک مکان متمرکز اختصاص دهند. همچنین آن‌ها می‌توانند جریان داده‌ها از طریق شبکه را بهینه کرده و برنامه‌های نیازمند به دسترسی بیشتر را اولویت‌بندی کنند. 
• امنیت قوی: در شبکه SDN مانیتورینگ جامع‌تری نسبت به تهدیدات امنیتی (مانند حمله سایبری) وجود دارد. در این شبکه با گسترش اپراتورها می‌توان مناطق جداگانه‌ای برای دستگاه‌‌ها با سطوح امنیتی متفاوت ایجاد کرد و به این ترتیب به صورت آنی دستگاه در معرض خطر را قرنطینه و از آلوده شدن بقیه شبکه جلوگیری کرد. 

شبکه‌های نرم‌افزار محور چه مشکلاتی را حل می‌کنند؟

شبکه‌های نرم‌افزارمحور، با ارائه یک رویکرد مبتنی بر نرم‌افزار برای مدیریت و مداخله در زیرساخت‌های شبکه، به حل مشکلات متعددی کمک می‌کنند. این شبکه‌ها اغلب با استفاده از فناوری‌های مجازی‌سازی و نرم‌افزارهای متمرکز، قدرتمندترین ابزارها برای افزایش انعطاف‌پذیری و بهبود عملکرد شبکه فراهم می‌کنند. از جمله مشکلاتی که شبکه‌های نرم‌افزارمحور می‌توانند حل کنند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: 

• بهبود مدیریت و مانیتورینگ شبکه 
• افزایش امنیت شبکه با قابلیت‌های مدیریت دسترسی به طور مرکزی
• کاهش هزینه‌ها و زمان مورد نیاز برای مدیریت و نگهداری
• ارتقاء عملکرد شبکه و انعطاف‌پذیری در برابر نیازهای تغییرات سازمانی 
• بهبود ارتباط و هماهنگی بین بخش‌های مختلف شبکه مانند مرکز داده، شعبات و کاربران موبایل. 

در کل، شبکه‌های نرم‌افزارمحور با ارائه یک معماری متمرکز و انعطاف‌پذیر، به شرکت‌ها امکان می‌دهند تا بهبودی چشمگیر در عملکرد و مدیریت شبکه‌های خود داشته باشند.

تفاوت شبکه SDN با شبکه‌های سنتی

اصلی‌ترین تفاوت شبکه SDN با شبکه‌های سنتی به ساختار مربوط می‌شود؛ شبکه سنتی مبتنی بر سخت‌افزار است در حالی که SDN مبتنی بر نرم‌افزار طراحی شده است. با توجه به این که در SDN صفحه کنترل مبتنی بر نرم‌افزار است، انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به شبکه‌های سنتی دارد. انعطاف‌پذیری بالای SDN به مدیران شبکه اجازه می‌دهد که بتوانند شبکه را کنترل کرده و تنظیمات پیکربندی را تغییر دهند. همچنین آن‌ها می‌توانند منابع تهیه کرده و از این طریق ظرفیت شبکه را افزایش دهند؛ همه این کارها در طریق یک رابط کاربری متمرکز و بدون نیاز به سخت‌افزار انجام می‌شود. 

یکی دیگر از تفاوت‌های شبکه SDN و شبکه سنتی مربوط به بحث امنیت است. در SDN امکان مانیتورینگ بیشتر شبکه و تعریف مسیرهای امن وجود دارد که باعث می‌شود از لحاظ امنیتی عملکرد به مراتب بهتری نسبت به شبکه‌های سنتی داشته باشند. با توجه به این موضوع که در شبکه مبتنی بر نرم‌افزار از یک کنترل کننده مرکزی استفاده می‌شود، ایمن‌سازی کنترل کننده در راستای حفظ امنیت شبکه از اهمیت زیادی برخوردار است. 

مزایای شبکه SDN

درصد قابل توجهی از سرویس‌ها و برنامه‌های کاربردی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، به خصوص برنامه‌ها و سرویس‌هایی که از فضای ابری استفاده می‌کنند، بدون SDN کارایی ندارند؛ زیرا با استفاده از شبکه SDN می‌توان داده‌ها را به راحتی بین مکان‌های توزیع شده جابجا کرد. 

یکی دیگر از مزایای SDN یا خدمات پشتیبانی شبکه SDN از جابجایی سریع بارهای کاری در یک شبکه است. به عنوان مثال استفاده از تکنیک مجاری‌سازی توابع شبکه (NFV) برای تقسیم یک شبکه مجازی به بخش‌های مختلف به ارائه دهندگان مخابراتی اجازه می‌دهد که بتوانند خدمات مشتریان را به سرورهای ارزان‌تر یا به سرورهای مشتری انتقال دهند. با استفاده از این مزیت ارائه‌دهندگان خدمات می‌توانند به منظور تغییر بار کاری از یک زیر ساخت شبکه مجازی به منظور انتقال زیرساخت خصوصی به زیر ساخت ابری استفاده کنند تا به این شکل خدمات مشتریان جدید بلافاصله در دسترس قرار می‌گیرد. 

یکی دیگر از مزایای شبکه SDN این است که می‌تواند انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری هر شبکه را آسان‌تر کرده و مدیران شبکه بتوانند ماشین‌های مجازی را، خواه ماشین در محل باشد یا در فضای ابری، اضافه یا حذف کنند. سرعت و انعطاف‌پذیری بالا در شبکه SDN یکی دیگر از مزایای آن است که از روندها و فناوری نوظهور مانند محاسبات لبه و اینترنت اشیا پشتیبانی می‌کند؛ زیرا یکی از لازمه‌های این فناوری‌ها انتقال سریع و آسان داده‌ها بین سایت‌ها از راه دور است. 

بیشتر بخوانید: 

• نرم افزار انی دسک چیست و چه کاربردی دارد؟
  
• پینگ اینترنت چیست و چه تاثیری در سرعت شبکه دارد؟
  

SDN چه تاثیری در اتوماسیون شبکه دارد؟

شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار به طور گسترده‌ای به اتوماسیون شبکه کمک می‌کنند. این تکنولوژی‌ها امکان ایجاد سیاست‌ها، فرآیندها و کارهای اتوماتیک برای مدیریت و پیکربندی شبکه‌ها را فراهم می‌کنند. تاثیرات آنها در اتوماسیون شبکه عبارتند از:

1. مدیریت مرکزی شده: شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار قابلیت مدیریت مرکزی را ارائه می‌دهند که اجازه می‌دهد سیاست‌ها و تنظیمات شبکه از یک مکان متمرکز مدیریت شوند. این کار باعث افزایش کارایی، کاهش خطاها و ساده‌تر شدن فرآیندهای مدیریتی می‌شود.
2. استفاده از خودکارسازی: شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار قابلیت‌های خودکارسازی را فراهم می‌کنند که به مدیران شبکه اجازه می‌دهد فرآیندهای تکراری و زمان‌بر را خودکارسازی کنند. این اتوماسیون باعث افزایش کارایی، کاهش خطاها و افزایش قابلیت پیش‌بینی شبکه می‌شود.
3. پیکربندی دینامیک: با استفاده از شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار، می‌توان پیکربندی شبکه را به صورت دینامیک تغییر داد و به سرعت به تغییرات محیطی و نیازهای سازمانی پاسخ داد. این امکان باعث می‌شود که شبکه برای محیط‌های پویا و متغیر، بهتر واکنش نشان دهد.
4. مانیتورینگ و آنالیز پیشرفته: شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار معماری‌های مدرن مانیتورینگ و آنالیز پیشرفته را ارائه می‌دهند که به مدیران شبکه اطلاعات دقیق‌تری از عملکرد و وضعیت شبکه ارائه می‌دهند و به آنها کمک می‌کنند تا به بهبود‌های لازم در زیرساخت شبکه دست یابند.

به طور کلی، شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار با فراهم کردن امکاناتی مانند مدیریت مرکزی شده، خودکارسازی، پیکربندی دینامیک و مانیتورینگ پیشرفته، به اتوماسیون شبکه کمک می‌کنند و عملکرد، امنیت و قابلیت اطمینان شبکه را بهبود می‌بخشند.

ملاحظات امنیتی در هنگام استفاده از SDN

هنگام استفاده از شبکه‌های تعریف شده بر اساس نرم‌افزار (SDN)، باید ملاحظات امنیتی مهمی را در نظر گرفت. در زیر به برخی از این ملاحظات امنیتی اشاره شده است:

• حفظ امنیت لایه کنترل: یکی از نقاط ضعف احتمالی در SDN، لایه کنترل مرکزی است. اطمینان از امنیت و محافظت از این لایه بسیار حیاتی است زیرا کنترل کلی شبکه به آن متکی است. استفاده از مکانیزم‌های احراز هویت قوی، رمزنگاری ارتباطات و محافظت از دسترسی به کنترلر از جمله راهکارهایی هستند که می‌توانند به حفظ امنیت این لایه کمک کنند.
• حفظ امنیت لایه داده: لایه داده شامل تجهیزات شبکه است که بر اساس دستورات و سیاست‌هایی که از لایه کنترل دریافت می‌کنند، عمل می‌کنند. مهم است که از روش‌های مختلفی برای محافظت از این تجهیزات، از جمله احراز هویت، رمزنگاری داده‌ها و مدیریت دسترسی استفاده شود.
• مدیریت امنیتی و تطابق با استانداردها: برنامه‌های SDN باید با استانداردها و راهکارهای امنیتی روز دنیا تطابق داشته باشند. همچنین باید فرآیندهای مدیریت امنیتی متناسب با محیط شبکه تعریف و اجرا شوند.
• مانیتورینگ و تشخیص تهدیدات: باید قابلیت مانیتورینگ و تشخیص تهدیدات در شبکه SDN فراهم شود تا به طور فعال به تشخیص و پاسخ به حملات امنیتی بپردازد.
• تحلیل امنیتی و آموزش کاربران: برای مقابله با تهدیدات امنیتی، تحلیل امنیتی منظمی باید انجام شود و کاربران باید آموزش داده شوند تا بهترین شیوه‌های محافظت از شبکه را بفهمند و رفتارهای امنیتی مناسب را اتباع کنند.

به طور کلی، امنیت در SDN باید به طور جدی گرفته شود و راهکارهای متعددی برای محافظت از این نوع از شبکه‌ها و اطلاعات آنها وجود دارد که ترکیبی از این راهکارها منجر به ایجاد یک محیط امن و پایدار SDN می‌شود.

سخن آخر

شبکه مبتنی بر نرم‌افزار یا شبکه SDN یکی از رویکردهای شبکه‌سازی به حساب می‌آید که در آن بر خلاف شبکه‌های سنتی تمرکز بر سخت‌افزار و دستگاه‌های فیزیکی وجود ندارد. این شبکه‌ها به شکلی طراحی می‌شوند که امکان کنترل قسمت‌های مختلف شبکه به وسیله یک رابط کاربری واحد و متمرکز فراهم شده و مدیران شبکه می‌توانند از این طریق ترافیک شبکه را کنترل کنند. سرعت و انعطاف‌پذیری بالا، قابلیت مانیتورینگ بهتر شبکه و امنیت بالاتر از مهم‌ترین مزایای شبکه SDN نسبت به شبکه‌های سنتی است که باعث شده امروزه در بسیاری از سرویس‌ها و برنامه‌های کاربردی مورد استفاده قرار بگیرد. 

سوالات متداول

1. شبکه مبتنی بر نرم‌افزار چیست؟

شبکه مبتنی بر نرم‌افزار (SDN) یک معماری شبکه است که در آن کنترل از تجهیزات شبکه (مانند سوئیچ‌ها و مسیریاب‌ها) جدا شده و در یک نقطه مرکزی یا چندین نقطه مرکزی (کنترلرها) متمرکز می‌شود. این رویکرد متمرکز کنترل، امکاناتی همچون انعطاف‌پذیری بالا، مدیریت مرکزی، و اتوماسیون شبکه را فراهم می‌کند.

2. چه مزایایی برای استفاده از SDN وجود دارد؟

SDN امکاناتی همچون افزایش انعطاف‌پذیری شبکه، کاهش هزینه‌ها، مدیریت مرکزی‌تر، امنیت بهتر و اتوماسیون بیشتر را فراهم می‌کند. با این رویکرد، امکان تغییرات سریع در سیاست‌ها و تنظیمات شبکه به راحتی فراهم می‌شود.

3. چه چالش‌هایی در پیاده‌سازی SDN وجود دارد؟

چالش‌هایی مانند امنیت، سازگاری با تجهیزات موجود، مدیریت اطلاعات و برنامه‌های پیچیده، و توانایی مقابله با حملات شبکه (به عنوان مثال DDoS) در مسیر پیاده‌سازی SDN وجود دارد.