3 Software definierte Netzwerke (SDN)
3.1 Einführung in die SDN

Software definierte Netzwerke sind ein neuartiges Paradigma in der Computer-Netzwerk-Architektur mit dem Ziel, das gesamte Netzwerk mit Programmen zu steuern.

Dies ermöglicht die Lösung vieler Probleme in den traditionellen Ansätzen zur Vernetzung aber auch neue Funktionen. Die Hauptmotivation von SDN ist es, die Flexibilität, Verwaltbarkeit und Erweiterbarkeit der Computer-Verbindungen zu erhöhen und in der Folge auch die Gerätekosten zu reduzieren. Im Gegensatz zu teurer spezialisierter Netzwerkhardware wird dies durch eine schnelle Entwicklung und kurze Bereitstellungs-Zyklen, zu kostengünstigeren Software-Anwendungen führen.

Anfangs kam die Hauptmotivation für SDN von der Notwendigkeit bessere Lösungen für die Netzwerk Forschung und Entwicklung zu finden. Zu dieser Zeit gab es nur zwei verfügbare Methoden, um neue Funktionen zu testen - Softwaresimulation oder Hardware-Testumgebungen.

Die Simulation bietet eine gute Flexibilität und Reproduzierbarkeit.

Allerdings werden Simulationen in der Regel nicht in Echtzeit mit dem Produktion-Code ausgeführt, und es ist nicht leicht, ein simuliertes Netzwerk mit einem echtes Netzwerk zu verbinden und die Koexistenz der neuen Funktionen in einer realistischen Umgebung zu testen. Auf der anderen Seite sind Testumgebungen zur Implementierung benutzerdefinierter Hardware schwierig zu programmieren, und wenn sie einmal eingerichtet wurden, dann sind Änderungen schwierig und teuer.

Für die genannten Probleme sind zwei Lösungen denkbar. Entweder ein gemeinsames Testbed nutzen, welches mehrere Forschungsprojekte verwenden (wobei die Zeit für Experimente und Wiederholbarkeit begrenzt ist), oder alternativ, mit der Schaffung einer eigenen Testumgebung mit traditionellen Netzwerkgeräten von einem Equipmentanbieter. Diese werden meist als Black Box mit minimaler Anpassung geliefert. Das begrenzt allerdings die Testbed-Funktionen für neue und exotische Experimente, die für revolutionäre Innovationen erforderlich sind.

Jedoch hat sich die Rechenleistung von Mehrzweckcomputern in den späten 90er und frühen 2000er Jahren, deutlich erhöht im Vergleich mit der spezialisierten Netzwerkhardware. Dieser Umstand in Verbindung mit Fortschritten in der Virtualisierung und ein paar andern Technologien führen zu ihrer Verwendung als Software, die Kontrolle über einfache Netzwerkknoten für den schnellen Paketvermittlung implementiert. Steuersoftware kann wie in einer Simulation schnell angepasst werden. Kostengünstige Hardware mit begrenzten Funktionen für die Paketvermittlung bietet eine Paketumschlagleistung vergleichbar mit benutzerdefinierten Hardware-Testumgebungen an. Dies ist eine der zentralen Säulen der SDN und besteht aus der Trennung von Steuer- und Weiterleitungsschicht und ist im größeren Detail im folgenden Abschnitt und [5] beschrieben.