(SDN (Software-Defined Networking | إدارة الشبكات في عصر الحوسبة السحابية

ما المقصود بالشبكات المعرّفة برمجيًّا (SDN (Software-Defined Networking؟

وكيف يمكن لفهم هذه التقنية الثورية أن يحدث تحولًا جذريًا في طريقة تفكيرك و نجاحك المستقبلي في مجال الشبكات والحوسبة السحابيّة!

مع تطور الحوسبة السحابية، برزت تقنية الشبكات المعرّفة برمجيًا (SDN) كأداة حيوية في تحقيق مزايا مثل المرونة، والتوسعية، والأمان، كما والكفاءة، مما يتيح تكوين الشبكات وفقاً لاحتياجات العملاء بشكل أكثر فعالية وسلاسة. 

في هذا المقال، سنستكشف مفهوم SDN وأهميّته في عالم الحوسبة السحابية، سنتعرف على عناصرها وطبقاتها، ونلقي نظرة على كيفية تنفيذها بنجاح في بيئة الحوسبة السحابية. 

هيا بنا نستعرض سويًا هذه التقنية المبتكرة وتأثيرها على مستقبل إدارة الشبكات! 🚀

ما هي الشبكات المعرّفة برمجيًّا (SDN (Software-Defined Networking ؟

لنفترض أن لدينا شبكة تتألف من العديد من الأجهزة مثل الخوادم وأجهزة التوجيه في مكان العمل. 

في النظام التقليدي، كان من الضروري تكوين كل جهاز بشكل فردي وتحديث إعدادات الشبكة يدويًا على كل جهاز عند الحاجة، 

👈هذا يمكن أن يكون معقدًا ومضيعًا للوقت، خاصة في بيئات الشبكات الكبيرة.

لكن مع SDN، يمكن لمسؤولي الشبكة تحديد سياسات الأمان وتوجيه حركة البيانات وإعدادات الشبكة بشكل مركزي عبر واجهة برمجة التطبيقات (API). 

على سبيل المثال، يمكنهم تحديد قواعد الجدار الناري وإعدادات الشبكة من خلال لوحة تحكم واحدة بدلاً من الحاجة إلى الدخول إلى كل جهاز على حدة.

👈هذا يوفّر الكثير من الوقت والجهد ويجعل إدارة الشبكة أكثر فعالية وسهولة.

إذًا، شبكات التحديد البرمجي (SDN) هي تقنية أو منهجيّة متقدّمة في إدارة الشبكات، إذ تُقدم نموذجًا جديدًا لتنظيم وتحكم الشبكات.

 بدلاً من الاعتماد على الأجهزة المادية المعقدة، تُفصل البرمجيات المستخدمة في إدارة الشبكة عن الأجهزة الفعلية وهكذا تُحوّل SDN قرارات التحكم إلى وحدة تحكم برمجية مركزية، في حين تُركز أجهزة الشبكة على إعادة توجيه البيانات فقط بناءً على تعليمات وحدة التحكم مما يتيح توجيه حركة البيانات وإدارة الموارد بشكل ذكي وفعال.

ما المهام التي يتم الاستغناء عنها عند استخدام SDN ؟ 😱 عند استخدام تقنية SDN، يتم الاستغناء عن بعض المهام التقليدية في إدارة الشبكات، ومن بين هذه المهام: 1. إعداد يدوي لأجهزة الشبكة. 2. توزيع الحركة يدويًا. 3. إعادة التوجيه اليدوي لحركة المرور. 4. تنفيذ السياسات المتفرعة على أجهزة الشبكة بشكل فردي. 5. القيام بتكوينات الشبكة وإدارتها من خلال أجهزة متعددة بشكل منفصل. 6. إجراء العمليات الإدارية والتحكمية يدويًا في كل عملية تغيير في الشبكة.

عناصر SDN 

بفضل تقنية SDN، تتيح الشبكات إمكانيات أكبر للتحكم البرمجي والتكيف الديناميكي مع متطلّبات البيئة المتغيرة، فيما يلي نظرة شاملة على هذه العناصر وكيفية تأثيرها على عالم الاتصالات الحديث تحسين أداء وإدارة الشبكات : 

العنصر  Element	دورهُ وأهميّته
SDN Controller      (تحكم SDN)	يُعتبر العنصر الرئيسي في SDN الذي يدير توجيه حركة البيانات وإدارة موارد الشبكة.
	يتواصل مع أجهزة الشبكة من خلال واجهات برمجة التطبيقات (APIs).
واجهات برمجة التطبيقات الجنوبية                              (Southbound APIs)	تسمح للتحكم SDN بالتواصل مع أجهزة الشبكة المادية.
	تشمل بروتوكولات مثل OpenFlow و NETCONF .
واجهات برمجة التطبيقات الموجهة  نحو الشمال (Northbound APIs)	تسمح لتطبيقات الشبكة بالتواصل مع وحدة التحكم SDN.
	تمكن التطبيقات من تحقيق أهدافها مثل توفير خدمات جديدة أو تحسين الأداء.
تطبيقات SDN             (SDN Applications)	برمجيات تستفيد من تحكم SDN لتنفيذ وظائف محددة مثل إعادة توجيه البيانات أو تحسين أداء الشبكة.
	تُسهم في تحقيق الأهداف الشبكية المحددة.

 

هذه العناصر تعمل معًا لجعل شبكات التحديد البرمجي أكثر مرونة وسهولة في الإدارة، وتمكينها من التكيف مع تطلّبات البيئة المتغيرة بسرعة.

ما هي طبقات SDN؟ | SDN layers

قبل البدء بالحديث عن الطبقات، يجب الإشارة إلى أن الطبقات ليست نفسها العناصر في شبكات التحديد البرمجي (SDN)، بل تؤدي أدوارًا مختلفة تمامًا.

سأشرح ل ذلك!

الطبقات (Layers)	تمثّل الفرق بين مجموعات من الوظائف أو الخدمات داخل النظام. في حالة SDN، تُعتبر الطبقات (مثل طبقة التحكم وطبقة البيانات وطبقة التطبيقات) طبقات عمودية تعكس كيفية تنظيم وتقسيم وظائف النظام.
العناصر (Elements)	تمثل الأجزاء الفردية أو المكونات التي تشكل الطبقات وتسهم في تحقيق وظائفها. في SDN، تتضمن العناصر مثل (SDN Controller) والأجهزة الشبكية (مثل التوجيهات والمفاتيح البرمجية) وتطبيقات SDN.

 

باختصار، الطبقات هي تنظيمية وتحديدية للوظائف في النظام، بينما العناصر هي المكونات الفردية التي تؤدي الوظائف داخل كل طبقة.

تُشبه هندسة شبكات التحديد البرمجي (SDN) لوحة تحكم ذكية تُدير جميع مكونات الشبكة.

تتكون هذه اللوحة من ثلاث طبقات مترابطة تُشكل أساس عمل SDN:

• طبقة البنية التحتية Infrastructure Layer

تتألف هذه الطبقة من أجهزة التوجيه مثل مفاتيح مراكز البيانات. وظيفتها الرئيسية هي التعامل مع تحرك الحزم الفعلي داخل الشبكة.

• طبقة التحكم Control Layer

في هذه الطبقة، يتواجد برنامج التحكم SDN ويتفاعل مع أجهزة التوجيه باستخدام بروتوكولات قياسية. يعمل على أن يكون دماغ الهندسة حيث يراقب سلوك الشبكة وتدفق حركة المرور.

• طبقة التطبيق Application Layer

تستضيف هذه الطبقة عادة منصات السحابة المبنية على OpenStack، مما يتيح للمستخدمين إنشاء منصات إدارة سحابة خاصة بهم. يمكنها نشر مختلف التطبيقات والخدمات الشبكية حسب احتياجات المستخدمين.

بعد أن قمنا بفهم مفصل للطبقات الثلاثة في شبكات التحكم البرمجية (SDN)، يمكننا الآن التعمق في فهم مصطلحين مهمين يتم استخدامهما بكثرة في هذا السياق، وهما الـ Control Plane والـ Data Plane. وهما مفهومان أساسيان في SDN يرتبطان ارتباطًا وثيقًا بالطبقات الثلاث:

• مستوى التحكم (Control Plane)

في هذه الطبقة، يتم اتخاذ القرارات الذكية حول كيفية توجيه حركة البيانات في الشبكة. يعتمد هذا التوجيه على تحليل متطلبات الشبكة والمرور، وتطبيق السياسات المحددة لضمان تحقيق أفضل طرق لتوجيه الحركة في الشبكة. 

• مستوى البيانات (Data Plane)

بعد اتخاذ القرارات في طبقة التحكم، تقوم طبقة البيانات بتنفيذ هذه القرارات عملياً عن طريق توجيه البيانات بناءً على التوجيهات التي تم وضعها في طبقة التحكم، وذلك لضمان وصول البيانات إلى الوجهة المحددة بشكل سليم وفعال.

المحاكاة الافتراضية والشبكات المعرّفة برمجياً | Virtualization & SDN

تعتبر الشبكات الافتراضية (Network Virtualization) و الشبكات المعرّفة برمجيًا

(Software-Defined Networking – SDN) تطورات مهمة في عالم تقنية المعلومات، إذ تقدم كلٌ منهما مجموعة من المزايا التي تعزز من قدرة المنظمات على إنشاء بنية تحتية شبكية مرنة وقابلة للتكيف، مما يساهم في تحقيق الأهداف التشغيلية والاستراتيجية للمؤسسة بشكل أكثر فعالية.

• المحاكاة الافتراضية (NV) 

تتعلق بإنشاء شبكات افتراضية مستقلة داخل بنية الشبكة الفعلية، مما يسمح بتقسيم الموارد وإدارة الشبكة بشكل فعال.

• شبكات التعريف بالبرمجيات (SDN)

 تقوم بتفصيل وظائف التحكم في الشبكة بشكل مركزي، وتفصل هذه الوظائف عن البنية التحتية للشبكة الفعلية، مما يزيد من مرونة إدارة الشبكة ويجعلها أكثر قابلية للتطوير.

العلاقة بين SDN والمحاكاة الافتراضية

تتمثّل العلاقة بين شبكات التعريف بالبرمجيات (SDN) والمحاكاة الافتراضية في الطريقة التي يمكن فيها لـ SDN أن تستفيد من التقنيات الافتراضية لتحقيق أهدافها. إليك بعض النقاط التي توضح هذه العلاقة

• تُسهل المحاكاة الافتراضية نشر شبكات SDN من خلال السماح للمستخدمين بتجربة وتطوير حلول SDN دون الحاجة إلى استخدام أجهزة مادية باهظة الثمن.
• تُمكّن SDN من إدارة الشبكات الافتراضية بكفاءة من خلال توفير رؤية مركزية لجميع الشبكات الافتراضية وتسهيل التحكم فيها.
• تُعزز المحاكاة الافتراضية أمان SDN من خلال توفير عزل بين الشبكات الافتراضية، مما يمنع الوصول غير المصرّح به إلى البيانات.

التنفيذ الناجح ل SDN للحوسبة السحابية | SDN وأمن السحابة

تلعب  الشبكات المعرّفة برمجيًا SDN دورًا هامًا في بيئة الحوسبة السحابية من خلال توفير إمكانيات التحكم والتوجيه المركزي والمرونة في إدارة الشبكة. يمكن تحقيق الأمان من خلال عدة طرق تتعلق بكيفية عمل SDN:

الطريقة	كيفيّة التنفيذ
إنشاء سياسات الأمان المركزية	وذلك بفضل المركزية في التحكم والبرمجية، مما يجعل تطبيق وتغيير السياسات أكثر سهولة وفعالية.
تحسين إدارة الوصول	من خلال SDN يمكن للمسؤولين تحديد وتطبيق سياسات الوصول بشكل دقيق للموارد الشبكية وبيانات العملاء، بما في ذلك تحديد من يمكنه الوصول إليها وبأي طريقة.
رصد ومراقبة مرور البيانات	يوفّر SDN أدوات متقدمة لرصد ومراقبة حركة البيانات، ممّا يساعد في اكتشاف ومنع الهجمات السيبرانية والأنشطة غير المصرح بها.
توجيه ذكي للبيانات	بناءً على سياسات الأمان المحددة يمكن توجيه البيانات بشكل دقيق وصحيح، مما يسمح بتحسين الأمان ومنع انتشار الهجمات في الشبكة.
الانفصال بين الطبقات البيانية والتحكم	كذلك باستخدام SDN، يمكن فصل الطبقة التحكم عن الطبقة البيانية، مما يقلل من تعرض البيانات للتلاعب أو الاختراق من خلال تركيز الحماية في الطبقة التحكم.

باختصار، يمكن لـ SDN تحقيق الأمان في بيئة الحوسبة السحابية من خلال تمكين الإدارة المركزية وتطبيق سياسات الأمان ورصد الشبكة كما وتوجيه المرور بشكل ذكي، هذه الآليات تعمل سويًا لتوفير بيئة شبكية آمنة وموثوقة لخدمات الحوسبة السحابية.

 ما الفرق بين NFV و SDN؟

تُعدّ NFV و SDN تقنيتين جوهريّتين تُغيّران طريقة تصميم وإدارة الشبكات، إذ تُساهم NFV في تحويل وظائف الشبكة إلى برامج افتراضية، بينما تُوفر SDN تحكمًا مركزيًا وبرمجيًا للشبكة. معًا، تُمكن هاتان التقنيتان من إنشاء شبكات أكثر مرونة، كما وكفاءة، وأمانًا.

لكن وعلى الرغم من أن SDN و NFV يشتركان في تحقيق أهداف مشتركة على سبيل المثال تحسين إدارة الشبكة وزيادة مرونتها، إلا أنهما يختلفان في الطريقة التي يحققان بها هذه الأهداف. إليك توضيح لذلك: 

الجانب	SDN	NFV
الهدف	تحسين إدارة الشبكة وجعلها أكثر مرونة وكفاءة	تسريع نشر الخدمات وتقليل التكاليف من خلال تحويل وظائف الشبكة إلى برمجيات
التقنية	يفصل بين طبقات الشبكة ويوفر تحكمًا مركزيًًا.	كما يحوّل وظائف الشبكة إلى برمجيات تعمل على الأجهزة القياسية.
الاستخدام	يمكن استخدامه في مراكز البيانات وشبكات الشركات والاتصالات.	يمكن استخدامه في شبكات الاتصالات والبنية التحتية السحابية.
الفوائد	تحسين إدارة الشبكة وتقديم الخدمات بشكل أكثر كفاءة وسرعة.	كذلك تحسين السرعة في نشر الخدمات وتوفير تكاليف البنية التحتية وتعزيز مرونة الشبكة.
التشابه بين التقنيتين	يهدف كلاهما إلى تنفيذ افتراض الشبكة وتجميع الموارد من الأجهزة المادية. كلاهما يحسن إدارة الشبكة وكفاءة تنظيم الخدمات. كلاهما يرغبان في تنظيم الشبكات من خلال عمليات واجهة المستخدم الرسومية أو لغات البرمجة.

بشكل عام، يمثل كل من SDN و NFV تقنيات مبتكرة تهدف إلى تحسين كفاءة الشبكات وتحقيق أهداف الشبكات القائمة على البرمجيات والافتراض.

 مستقبل وتحديات SDN 

في عالمٍ يزداد اعتمادًا على البيانات والتواصل الرقمي، باتت إدارة الشبكات الفعالة ضروريةً أكثر من أي وقت مضى، لكن هذه الشبكات تواجه تحدياتٍ متزايدةً من حيث الحجم والتعقيد، مما يُطالب بتقنياتٍ جديدة لإدارتها بكفاءة ومرونة. كما ويُعدّ التبديل بين الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) هو الحلّ. فهو يُتيح تحكمًا مركزيًا برمجيًا في بنية الشبكة، ممّا يُتيح إمكانياتٍ هائلةً لم تتوفر من قبل.

علاوة على ذلك سنتناول بعض النقاط الرئيسية حول مستقبل SDN وكيف سيُغيّر مشهد إدارة الشبكات في السنوات القادمة مثل:

• زيادة الأتمتة: 

ستُساهم SDN في أتمتة مهام إدارة الشبكات بشكلٍ كبير، من ناحية أخرى سيُقلّل من الاعتماد على التدخل اليدوي ويُحسّن الكفاءة.

• تحسين قابلية التوسع: 

ستُتيح SDN توسيع الشبكات بسهولة كما وسرعة أكبر، لتلبية احتياجات الأعمال المتزايدة.

• تعزيز الأمان:

 ستُوفّر SDN أدواتٍ متقدمةً للتحكم في الوصول والسياسات الأمنية، علاوة على أن هذا سيُحسّن من أمان الشبكات.

• ابتكارات جديدة:

 ستُحفّز SDN ابتكاراتٍ جديدةً في مجال الشبكات، مثل تطبيقات إنترنت الأشياء (IoT) والحوسبة السحابية.

 

 

 أسئلة شائعة حول (SDN (SoftwareDefined Networking 

مع تطور التكنولوجيا في عالم هندسة الاتصالات والحوسبة السحابية، لا يمكن تجاهل أهمية فهم تقنية الشبكات المعرّفة بالبرمجيات (SDN).

ولا بدّ من الاطلاع على الأسئلة الشائعة كونها تلعب دورًا في توجيه أفكارنا كما وتوجهاتنا نحو مستقبل واعد في هذا المجال الديناميكي. بالتعمق في تلك الأسئلة والإجابة عليها، ستكتشف عالمًا جديدًا من الفرص والتحديات التي تقدمها تقنية SDN. 

• ما المقصود SDN؟

SDN هي اختصار لـ Software-Defined Networking، وتعني الشبكات المعرفة بالبرمجيات. كذلك تمثل SDN نموذجًا جديدًا لتصميم وإدارة الشبكات يستند إلى البرمجيات.

إذ يتم فصل مستوى التحكم (Control Plane) عن مستوى توجيه حركة المرور (Data Plane). يتيح ذلك للشبكات أن تكون أكثر مرونة وقابلية للتكيف، ويسهل تنفيذ السياسات والتحكم في الشبكة بشكل أفضل من خلال برمجيات مركزية.

• كيف تعمل الشبكات المعرفة بالبرمجيات ؟

تعمل الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) عن طريق فصل وظائف إدارة الشبكة إلى طبقتين رئيسيتين: مستوى التحكم (Control Plane) ومستوى توجيه حركة المرور (Data Plane).

• مستوى التحكم:

1.    يتولى مستوى التحكم إدارة وتنظيم عمل الشبكة بشكل عام.
2.    يتكون هذا المستوى من برمجيات مركزية تدير أجهزة الشبكة المختلفة.
3.    يتعامل مستوى التحكم مع توجيه حركة المرور وتحديد كيفية توجيه البيانات عبر الشبكة وفقًا لسياسات محددة.

•  مستوى توجيه حركة البيانات :

1.    يتولى هذا المستوى عملية نقل البيانات (حركة المرور) عبر الشبكة.
2.    كما ويتكون من أجهزة الشبكة الفعلية مثل المحولات (Switches) وأجهزة التوجيه (Routers).
3.    يعمل وفقًا للتوجيهات التي يتلقاها من مستوى التحكم، حيث يقوم بتوجيه حركة المرور بناءً على القرارات المتخذة في مستوى التحكم.

باستخدام هذا النموذج، يتم إدارة الشبكة وتكوينها وتحديد سياساتها من خلال برمجيات مركزية، مما يجعل الشبكات أكثر مرونة وسهولة في التحكم والتكيف مع متطلبات البيئة المتغيرة. وإليك كورس متكامل حول هذا الموضوع اكتشف محاوره من هنا!

• ما هي الأنواع الرئيسية للشبكات المعرفة بالبرمجيات؟

يمكن تصنيفٌ للشبكات المعرّفة بالبرمجيات حسب نطاقها وتطبيقاتها الرئيسية:

• SDN في مراكز البيانات:
  • تُستخدم لتحسين إدارة وتحكم الشبكة داخل مراكز البيانات.
  • تمكن من تحسين كفاءة استخدام الموارد وتقديم خدمات الشبكة بشكل أفضل داخل بيئة مركز البيانات.
• SDN في الشبكات واسعة النطاق (WAN):
  • تهدف إلى تحسين أداء وإدارة الشبكات عبر مناطق جغرافية واسعة.
  • كما وتمكن من توفير رؤية شاملة وتحكم دقيق في شبكات WAN، مما يزيد من كفاءة الاتصال ويقلل من التكاليف.
• SDN في شبكات الحرم الجامعي:
  • تستخدم لتحسين توفير الخدمات الشبكية داخل الجامعات والمؤسسات التعليمية.
  • تتيح إدارة مرنة ومتوازنة للموارد الشبكية داخل الحرم الجامعي، مما يسهل توفير خدمات الإنترنت والاتصالات للطلاب والموظفين.
• SD-WAN (شبكة واسعة النطاق محددة بالبرمجيات):
  • تُستخدم لتوفير خدمات الشبكة الواسعة النطاق بطريقة مرنة وموجهة بالبرمجيات.
  • كما وتوفر SD-WAN حلولًا مبتكرة لتوجيه حركة المرور عبر شبكات الواي فاي العمومية والخوادم الخاصة، من ناحية أخرى هذا يعزز الأداء والأمان وتكلفة الاشتراكات.

• What does SDN stand for؟

SDN stands for Software-Defined Networking.

• Is SDN controller a router؟

No, an SDN controller is not a router. While both play roles in network management, they serve different functions. A router is a hardware device that forwards data packets between computer networks, while an SDN controller is a software-based centralized entity that manages the flow of network traffic and facilitates communication between the data plane and the control plane in an SDN architecture.

• كيف ترتبط الشبكات المعرفة برمجيًا بشبكات الجيل الخامس والحوسبة الطرفية؟

الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) ترتبط بشكل وثيق بشبكات الجيل الخامس (5G) والحوسبة الطرفية من خلال قدرتها على توجيه حركة المرور وتحديد مسارات التوجيه بشكل فعال وذكي. توفر SDN دعمُا مرنًا وقادرًا على التكيف السريع، مما يساعد في تلبية احتياجات تطبيقات 5G والحوسبة الطرفية، بما في ذلك تطبيقات الذكاء الصناعي والتشغيل الذكي.

• What does SDN mean security?

SDN stands for Software-Defined Networking. It is a modern approach to networking that replaces traditional hardware devices like routers and switches with software-based controls. The goal of SDN is to simplify network administration and troubleshooting by making the network more dynamic and adaptable.

في النهاية .. لا بدّ أنّك أدركت الآن  معرفة تطبيقات الشبكات المعرفة برمجيًا (SDN) تفتح أفاقًا جديدة في إدارة الشبكات، خاصة في عصر الحوسبة السحابية.

مع القدرة على تخصيص الموارد وتحسين أداء الشبكات بشكل مرن وفعّال، يمكن لـ SDN أن يكون الحل المثالي لتحديات الحوسبة السحابية المعاصرة.

 و بانضمامك إلى أكاديمية اتصالاتي، ستتمتع بفرصة استكشاف وتطوير خبراتك في مجال الحوسبة السحابية المعتمدة على SDN، وستحقق نتائج مذهلة ومبهرة تجعلك خبيرًا في التقنيات المتطورة والحديثة.