网络功能虚拟化NFV详解(概念、特点、体系结构) NFV和SDN的区别

在当前数字化快速发展的社会，网络技术也在不断创新与变革。近年来，网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，简称NFV）和软件定义网络（Software-Defined Networking，简称SDN）作为两大关键技术，对网络架构和管理方式带来了深远的影响。今天，我们就来深入探索这两个概念，了解它们的特点、体系结构以及二者之间的区别。

一、什么是网络功能虚拟化NFV？

NFV是一种网络设计方法，它将网络服务从专用硬件设备中解耦出来，转而使用软件实现。这意味着传统的路由器、防火墙等物理设备的功能，可以通过软件运行在通用的高性能服务器上。这种方式不仅降低了成本，还增加了网络的灵活性和服务部署的速度。

二、NFV的特点

1. 成本效益：采用通用硬件平台，降低了设备和维护的成本。
   

2. 灵活性与可扩展性：能够快速地部署、更新或者撤销网络服务。
   

3. 自动化管理：支持网络服务和管理流程的自动化操作，减少人为错误，提高效率。

三、NFV的体系结构

NFV的体系结构主要包括三个部分：NFV基础设施(NFVI)、虚拟网络函数(VNF)和管理与编配(MANO)。NFVI提供底层的物理资源，如计算、存储和网络资源；VNF是实现特定网络功能的虚拟化实例；而MANO负责NFV的整体管理和编排。

1）NFV基础设施(NFVI)

NFVI是NFV的底层架构，它由计算、存储和网络资源构成，并且可以在标准的虚拟化硬件上运行。NFVI负责提供虚拟化的环境，支持虚拟网络功能（VNF）的运行和管理。

1. 计算资源：提供虚拟机（VM）或容器，运行虚拟化的网络功能。

2. 存储资源：用于存储数据、镜像和状态信息等。

3. 网络资源：提供虚拟网络功能之间的网络连接。

2）虚拟网络功能（VNF）

VNF是指传统上在专用硬件上实现的网络功能的虚拟化版本。VNF可以是防火墙、路由器、负载均衡器、入侵检测系统等。每个VNF都是独立的，可以部署、管理和扩展。

3）管理和编排层（MANO）

管理和编排层是NFV架构的核心组件，负责管理NFVI和VNF，确保它们高效协作。MANO通常包括以下几个部分：

1. NFV管理（NFV Management）：负责NFVI的管理，包括资源的配置、监控和故障处理。

2. NFV编排（NFV Orchestration）：负责VNF的生命周期管理，包括VNF的部署、扩展、更新和删除等。编排层使得多个VNF能够协同工作，形成端到端的网络服务。

4）虚拟化管理程序（Hypervisor）

虚拟化管理程序是支持虚拟化的技术层，负责在通用硬件上创建和管理虚拟机。常见的虚拟化技术有KVM、VMware ESXi、Xen等。

5）接口与API

NFV架构提供了多种标准化的接口和API，用于各个组件之间的通信和集成，确保灵活性与互操作性。这些接口可以用于管理、监控和配合NFV架构中的虚拟网络功能。

NFV架构示意图

一般而言，NFV的架构可以通过以下层次来表示：

四、什么是软件定义网络SDN？

与NFV相辅相成的是SDN技术。SDN旨在通过集中式管理，将网络控制层从底层数据转发层分离。这样，管理员可以通过编程来动态改变网络流量的路由和优先级，而不是依赖于传统的静态配置。

五、NFV和SDN的区别

1. 定义

NFV（网络功能虚拟化）：NFV是将网络功能（如防火墙、负载均衡、路由等）从专用硬件设备中解耦，转而以软件的形式在通用硬件（如服务器）上运行的技术。它旨在减少对专用硬件的依赖，提高网络服务的灵活性、可扩展性和管理性。

SDN（软件定义网络）：SDN是一种网络架构，使网络管理者可以通过程序化的方式（即软件控制）配置和管理网络流量。SDN将数据平面（数据包转发）与控制平面（网络管理）分离，使得网络变得更加动态和可编程。

1. 设计目标

NFV：减少硬件依赖，降低运营成本，实现网络功能的虚拟化和灵活部署。NFV使网络功能可以更灵活地进行管理、升级和扩展。

SDN：实现网络的集中控制和管理，提高网络配置的灵活性、可编程性和自动化程度。SDN允许通过软件进行高效的流量管理和网络创新。

1. 实现方式

NFV：通过虚拟化技术（如KVM、VMware等）将独立的网络功能实现为虚拟网络功能（VNF），这些VNF可以在通用的服务器上运行并通过网络进行连接。

SDN：通过控制器（如OpenDaylight、ONOS等）管理和调度网络设备，并使用南向API（如OpenFlow）与网络设备进行通信，控制流量和网络路径。

1. 组件

NFV：包含虚拟化基础设施（NFVI）、虚拟网络功能（VNF）和管理与编排层（MANO）。

SDN：包含控制平面与数据平面、SDN控制器、南向和北向接口（如REST API）等。

1. 应用场景

NFV：适用于需要对网络服务灵活性和可扩展性要求较高的场景，如电信运营商的网络功能虚拟化、云服务提供商等。

SDN：适用于需要快速配置、动态管理和集中控制网络流量的环境，如数据中心管理、大型企业网络、云计算网络等。

虽然NFV和SDN是两个不同的概念，但它们可以相辅相成。NFV可通过SDN实现更灵活的网络管理，利用SDN提供的集中控制能力来动态管理和调度运行在NFV环境中的虚拟网络功能。反过来，SDN可以在NFV的上下文中工作，使网络设备的控制与管理更加高效。

在数字化转型的大潮中，NFV和SDN扮演着不可或缺的角色。它们不仅提高了网络操作的效率和灵活性，而且还开辟了新的商业模式和服务创新的可能性。对于希望提升竞争力的网络运营商和技术提供商来说，理解并有效应用这两大技术，将是未来成功的关键之一。NFV和SDN虽然有区别，但它们在现代网络架构中扮演的角色相辅相成，共同推动了网络技术的革新。随着技术的不断成熟和应用案例的增多，相信未来的网络将更加智能、高效和灵活。

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