SDN・ネットワーク仮想化

SDN（Software Defined Networking）えすでぃーえぬ

ソフトウェア定義ネットワークコントロールプレーンデータプレーンOpenFlowネットワーク仮想化NFV

SDNについて教えて

簡単に言うとこんな感じ！

ネットワークの設定をソフトウェアで一括管理できる仕組みだよ！従来はルーターやスイッチを1台ずつ設定していたのを、まるで指揮者が全員に一斉に指示を出すように、中央のソフトから全機器をまとめてコントロールできるんだ！

SDNとは

SDN（Software Defined Networking／ソフトウェア定義ネットワーキング） とは、ネットワーク機器の「頭脳（制御）」と「手足（通信）」を分離し、ソフトウェアによってネットワーク全体を集中制御する技術・アーキテクチャです。

従来のネットワーク機器（ルーターやスイッチ）は、どこを通るかを判断する コントロールプレーン と、実際にデータを転送する データプレーン が一体化していました。SDNではこれを分離し、コントロールプレーンを SDNコントローラー と呼ばれる中央集権的なソフトウェアに集約します。これにより、ネットワーク全体を俯瞰しながら柔軟かつ動的に設定変更できるようになります。

クラウドやデータセンターの拡大に伴い、「数千台のサーバーに対して手作業で個別設定するのは限界」という現場の要求から急速に普及しました。ビジネス的には、ネットワーク設定の自動化・迅速化により、新サービスの立ち上げ速度が大幅に向上します。

SDNのアーキテクチャと仕組み

SDNは大きく3層に分かれます。

層	名称	役割	例
上位	アプリケーション層	ビジネスロジック・ポリシーを定義	セキュリティアプリ、トラフィック最適化ツール
中間	コントロール層	SDNコントローラーが全体を制御	OpenDaylight、ONOS、Cisco ACI
下位	インフラ層（データプレーン）	パケットの実際の転送を担う	スイッチ、ルーター

コントローラーとネットワーク機器の間は サウスバウンドAPI（代表例：OpenFlow）で通信し、コントローラーとアプリケーションの間は ノースバウンドAPI（REST APIなど）で連携します。

覚え方：「指揮者とオーケストラ」

コントローラー ＝指揮者（楽譜を見て全体をコントロール）
スイッチ・ルーター ＝演奏者（指示通りに動くだけ）
OpenFlow ＝指揮棒（指揮者と演奏者をつなぐ共通言語）

従来は各演奏者が「自分で楽譜を解釈して演奏」していたのが、SDNでは指揮者が全体最適で指示を出す、というイメージです。

従来ネットワークとSDNの比較

比較項目	従来ネットワーク	SDN
設定方法	機器ごとに個別設定	コントローラーから一括設定
変更の速さ	時間〜日単位	数秒〜分単位
柔軟性	低い（ベンダー依存）	高い（ソフトウェアで制御）
障害対応	手動・局所的	自動・全体最適
導入コスト	初期は低い	初期は高め
運用コスト	規模拡大で急増	規模拡大でも安定

歴史と背景

2004年頃 — スタンフォード大学でネットワーク研究プロジェクトが活発化。従来機器の閉鎖性への問題意識が高まる
2008年 — Nick McKeown教授らが OpenFlow プロトコルを発表。スイッチの転送テーブルをソフトウェアから操作する仕組みを提案
2011年 — ONF（Open Networking Foundation） 設立。Google、Facebook、Microsoftなどが参加し、SDNの標準化推進
2012年 — GoogleがデータセンターのWAN（広域通信網）を B4 と呼ぶSDN基盤に刷新。帯域利用効率が3倍に向上したと発表し業界に衝撃
2013年〜 — VMware、Cisco、Juniperなど主要ベンダーが相次いでSDN製品を市場投入
2015年以降 — クラウド・データセンター向けに急速普及。NFV（Network Functions Virtualization） との組み合わせが標準的に
2020年代 — 5Gコアネットワークや大規模クラウド基盤の必須技術として定着

SDNと関連技術の全体像

SDN vs NFV の違い

SDNと並んで語られる NFV（Network Functions Virtualization） は、しばしば混同されます。

観点	SDN	NFV
何を仮想化するか	ネットワーク制御（コントロールプレーン）	ネットワーク機能（ファイアウォール、ロードバランサーなど）
目的	ネットワーク経路の柔軟な制御	専用ハードウェアをソフトウェアで代替
動かす場所	スイッチ・ルーター上	汎用サーバー上（仮想マシン・コンテナ）
代表製品	OpenDaylight、Cisco ACI	OpenStack、VMware NSX

両者は補完関係にあり、組み合わせて使われることが多いです。

SDNのアーキテクチャ図

主要なSDNコントローラー

製品名	提供元	特徴
OpenDaylight	Linux Foundation	オープンソース。エンタープライズ向け
ONOS	ONF	通信キャリア向け。高可用性
Cisco ACI	Cisco	商用。データセンター向け
VMware NSX	VMware（Broadcom）	仮想環境との親和性が高い

規格・RFC番号	内容
RFC 7426	SDNの用語・アーキテクチャを定義するフレームワーク
RFC 7047	OVSDB（Open vSwitch Database Management Protocol）の仕様
RFC 8040	RESTCONF（ネットワーク機器をREST APIで管理するプロトコル）
RFC 6241	NETCONF（ネットワーク機器の設定管理プロトコル）