Pengantar SDN

Aris Cahyadi Risdianto, Muhammad Arif & Eueung Mulyana

Software Defined Network (SDN) adalah istilah yang merujuk pada konsep/paradigma baru dalam mendisain, mengelola dan mengimplementasikan jaringan, terutama untuk mendukung kebutuhan dan inovasi di bidang ini yg semakin lama semakin kompleks. Konsep dasar SDN adalah dengan melakukan pemisahan eksplisit antara control dan forwarding plane, serta kemudian melakukan abstraksi sistem dan meng-isolasi kompleksitas yg ada pada komponen atau sub-sistem dengan mendefinisikan antar-muka (interface) yg standard.

Beberapa aspek penting dari SDN adalah :

1. Adanya pemisahan secara fisik/eksplisit antara forwarding/data-plane dan control-plane
2. Antarmuka standard (vendor-agnosic) untuk memprogram perangkat jaringan
3. Control-plane yang terpusat (secara logika) atau adanya sistem operasi jaringan yang mampu membentuk peta logika (logical map) dari seluruh jaringan dan kemudian memrepresentasikannya melalui (sejenis) API (Application Programming Interface)
4. Virtualisasi dimana beberapa sistem operasi jaringan dapat mengkontrol bagian-bagian (slices atau substrates) dari perangkat yang sama.

Mengapa SDN?

Sebelumnya telah disinggung tentang inovasi. Dalam hal ini terkait dengan kebutuhan inovasi untuk bidang jaringan yg semakin kompleks.

Termasuk diantaranya adalah fakta-fakta dan kebutuhan berikut:

1. Virtualisasi dan Cloud: Komponen dan entitas jaringan hybrid - antara fisik bare metal dan yg virtual
2. Orchestration dan Scalability: Kemampuan untuk mengatur dan mengelola ribuan perangkat melalui sebuah point of management
3. Programmability dan Automation: Kemampuan untuk mengubah behaviour (perilaku) jaringan serta untuk dapat melakukan perubahan terebut secara otomatis (sebagai contoh adalah kemampuan troubleshooting, perubahan policy dan lain-lain)
4. Visibility: Kemampuan untuk dapat memonitor jaringan, baik dari sisi sumber daya, konektivitas dan lain-lain.
5. Kinerja: Kemampuan untuk memaksimalkan penggunaan perangkat jaringan, misalnya optimasi bandwidth, load balancing, traffic engineering dan lain-lain (berhubungan dengan Programmability dan Scalability)

Arsitektur SDN

Dalam konsep SDN, tersedia open interface yg memungkinkan sebuah entitas software/aplikasi untuk mengendalikan konektivitas yg disediakan oleh sejumlah sumber-daya jaringan, mengendalikan aliran trafik yg melewatinya serta melakukan inspeksi terhadap atau memodifikasi trafik tersebut.

Gambar berikut menunjukan arsitektur SDN beserta komponen dan interaksinya.

Arsitektur SDN dapat dilihat sebagai 3 lapis/bidang:

• infrastruktur (data-plane / infrastructure layer): terdiri dari elemen jaringan yg dapat mengatur SDN Datapath sesuai dengan instruksi yg diberikan melalui Control-Data-Plane Interface (CDPI)
• kontrol (control plane / layer): entitas kontrol (SDN Controller) mentranslasikan kebutuhan aplikasi dengan infrastruktur dengan memberikan instruksi yg sesuai untuk SDN Datapath serta memberikan informasi yg relevan dan dibutuhkan oleh SDN Application
• aplikasi (application plane / layer): berada pada lapis teratas, berkomunikasi dengan sistem via NorthBound Interface (NBI)

Bidang Management & Admin bertanggung-jawab dalam: inisiasi elemen jaringan, memasangkan SDN Datapath dengan SDN Controller, atau menkonfigurasi cakupan (coverage) dari SDN Controller dan SDN App.

Arsitektur SDN spt dijelaskan di atas, dapat berjalan paralel dengan jaringan non-SDN, fitur yg sangat berguna untuk migrasi secara bertahap menuju jaringan SDN.

Abstraksi Jaringan

Konsep layer (lapis enkapsulasi) merupakan contoh dan satu-satunya abstraksi jaringan sebelum era SDN. Konsep layer ini juga hanya terbatas meng-abstraksi-kan data-plane: tidak ada konsep serupa untuk control-plane. Setiap kebutuhan baru untuk kontrol jaringan, dilakukan melalui mekanisme (protokol). Tidak ada yg salah dengan hal ini, selama kita mampu mengelola kompleksitas (mastering complexity).

Walaupun demikian, dengan cara ini, semakin lama akan semakin banyak mekanisme (protokol) yg menyebabkan jaringan berkembang semakin kompleks dan tidak mudah untuk dikelola. Dalam jangka panjang, kompleksitas akan menghalangi (atau setidaknya, memperlambat) inovasi.

we must then shift our attention from mastering complexity to extracting simplicity... [Shenker, 2011]

Yg terakhir merujuk pada proses pemodelan dan abstraksi bidang kontrol jaringan. Menurut Shenker, SDN control plane memerlukan setidaknya 3 jenis abstraksi (SDN v1 & v2) :

1. Forwarding Abstraction : bertujuan untuk menjadikan mekanisme forwarding yg fleksibel dan tidak bergantung pada jenis perangkat (vendor neutrality).
2. State Distribution Abstraction : bertujuan untuk medapatkan global network view dan menangani semua proses state dissemination/collection. Abstraksi ini dilakukan oleh NOS (Network Operating System) yg merupakan sistem terdistribusi, berkomunikasi dengan elemen jaringan untuk membuat network view. Aplikasi/control-program menggunakan network-view ini untuk menghasilkan konfigurasi setiap elemen jaringan.
3. Specification Abstraction : bertujuan untuk mendapatkan abstract network view yg merupakan fungsi dari global network view. Abstraksi ini dilakukan oleh Network Hypervisor (Nypervisor) yg menterjemahkan abstract ke global network view. Dengan Nypervisor, aplikasi/control-program dapat berinteraksi dengan jaringan seolah-olah seperti single-device.

Dalam istilah Shenker, SDN v1 adalah gabungan antara NOS dengan abstraksi forwarding. SDN v2 sudah termasuk Network Hypervisor.

SDN dan OpenFlow

Sering ada yg keliru beranggapan bahwa OpenFlow (OF) adalah sinonim SDN. OpenFlow hanya merupakan salah satu komponen dari arsitektur SDN. OF merupakan pionir standard terbuka untuk protokol komunikasi antara control dan forwarding plane (i.e. Southbound APIs).

Penutup

Beberapa hal yg perlu diingat:

• SDN bukan (tidak terkait langsung dengan) mekanisme/protokol komunikasi baru! Dengan kata lain, SDN kompatibel dengan teknologi yg sudah ada e.g. MPLS (forwarding), OSPF (state distribution), BGP (operator control) dll.
• Bicara tentang SDN, lebih terkait dengan modularitas dan fleksibilitas; terutama karena membawa kultur modular programming ke dunia networking
• Dengan SDN, network engineer/scientist dapat membuat fungsionalitas yg lebih kompleks secara lebih mudah, cepat dan handal, tanpa harus meng-invent atau mengoperasikan protokol komunikasi baru
• Abstraksi diperlukan untuk memilih fokus; dengan abstraksi setiap challenges (fungsionalitas) menjadi modular dan mudah ditelusuri
• Abstraksi adalah fundamental, sedangkan implementasi SDN adalah ephemeral (termasuk OF, controller dll.)
• Aplikasi dikembangkan di atas abstraksi (model abstrak) jaringan
• Masa depan jaringan terletak pada abstraksi yg tepat (cleaner abstraction), bukan melulu dengan membuat protokol terdistribusi yg kompleks
• Berkaca dari (r)evolusi sistem operasi, konsep SDN akan terus berkembang, untuk menemukan abstraksi yg tepat, efisien dan sederhana (make it work, then make it simple)

Referensi

1. SDN Architecture Overview, Open Networking Foundation ONF, December, 2013
2. The Future of Networking, and the Past of Protocols , Scott Shenker, 2011

Lisensi

CC Attribution-NonCommercial-NoDerivatives (Lisensi)