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今天來簡單跟大家科普聊聊所謂的 SDN(Software-Defined Networks) 軟體定義網路的簡單概念，到底其代表什麼，以及在什麼情況下我們需要去理或使用它

SDN 一詞的發展最早可以追朔到 2008 年由 Nick 教授所發表的論文，該論文中設計了一種嶄新的網路協定，稱為 Openflow, 期望透過 Openflow 這種協定來定義該如何傳輸封包，簡單的說就是「看到什麼樣的內容/標頭，就做什麼事情」。

SDN 的重大核心概念就是透過「軟體」去「定義」你的「網路行為」，系統中會有一個控制器，該控制器透過一種集中化的方式以上帝視角去窺視整個網路拓墣，並基於此架構下去進行網路封包傳輸的設計，譬如「我想要讓符合特定規則的封包可以通過，請幫我設定網路裝置A,B,C,D 來符合我需求」

發展了多個年頭後， Openflow 實際使用上遇到瓶頸，對於純軟體概念來說， OpenFlow 可以使用，但是要將這個精神給套用到硬體交換機上來達到又快速，又彈性的功能時就會遇到挑戰，因此後續又有新的技術誕生，P4(Programming Protocol-Independent Packet Processors)，透過這套技術漂亮的解決過往 Openflow 太過制式化的問題。

SDN 的領域中，也有很多的相關開源專案，從常見的 OpenVswitch, ONOS, OpenDaylight 到 Stratum, SONIC 等都從不同面向來搭建出這樣的網路架構

但是，我自己認為 SDN 就是一個精神，你可以談廣義的 SDN，也可以談狹義的 SDN，有些人會認為 2008 以後所談的概念與技術才有資格稱為 SDN，也有人認為只要我能夠用軟體去控制這些封包傳輸，我就是 SDN，譬如我自己寫一套軟體去大量控管多節點的 iptables 來實現多節點的防火牆設計。
這種情況下，說是「軟體定義網路」也通，只是要如何解讀就是每個人信仰的不同罷了，其實沒有必要爭論誰才是正統，
SDN 就如同 DevOps, CI/CD 等概念一樣，都有一個參考的文化與概念，但是並沒有一定的實作方式，結果論來說就是，整個網路架構如何打造，對於開發者，對於維運者如何使用而已。

從我自己的角度出發，去看待這個產業反而最大的一個議題是，要同時找到會寫程式也有網路概念的人真的很難。
過往仰賴廠商解決方案的人，可能非常熟稔各自的操作模式，譬如各式各樣的 CLI 操作介面。
然而當這一切生態系被打破時，任何人都能夠透過撰寫程式來控管，用你習慣的程式語言來控制整個網路功能，譬如決定什麼樣的封包從哪個網孔出去，修改什麼樣標頭內容，又或是要如何解讀這些封包。要同時擁有寫程式以及網路概念就變得非常困難。

這邊的網路並不是單純大家熟悉的 TCP/IP 而已，實際上有非常多的概念與面向，譬如 Segment Routing, BGP/OSPF, VXLAN/GRE/GTP, VLAN/QINQ, MLAG/Bonding，甚至更複雜的 Broadband (OLT, ONU..), Mobile Core (LTE/5G)... 等

如果你對於 SDN 這個概念有興趣，非常推薦由 Open Networking Foundation (開放網路基金會) CTO 與他人一同撰寫的電子書，從系統化的角度帶你認識 SDN 的發展，從過去到未來

https://sdn.systemsapproach.org/index.html

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【Fieldbus 接軌乙太網：EtherCAT 登峰後，SPE 將一統江湖？】

可程式化邏輯控制器 (PLC) 讓工業控制變得更加自動化，帶動分佈式控制系統 (DCS) 控制器等其他類型的專用控制器發展，並催生工業網路的出現。早期的工業網路都是專有的，把持在某些 PLC 大 廠手中、須經授權才能使用，後為便於互通，才創建由第三方貿易組織管理的新網路——RS-485 現場匯流排 (Fieldbus)，乃許多工業用通訊協定的總稱，任何公司都可購買這些網路協定的規範並為其開發產品。

簡言之，工業乙太網是由傳輸媒體轉換器模組、集線器、交換機和路由器等組成，使用乙太網協定做即時控制，EtherNet/IP、PROFINET、EtherCAT、Modbus TCP/IP、POWERLINK 是現今五大主流協定；但嚴格來說，只有 EtherNet/IP 和 Modbus-TCP 符合 IEEE802.3U，是真正的乙太網。特別一提的是，於 2003 年發跡的 EtherCAT 有後來居上之姿，已然在工業乙太網取得壓倒性優勢。最初，「缺乏功能性安全協定實現」曾是 EtherCAT 為人詬病的軟肋；但就在最近，這樣的景況有了轉機：首款由半導體製造商支援 EtherCAT 功能安全性的軟體已問市！

然而，不管是 EtherCAT、EtherNet 或 PROFINET 皆須大量設備擷取資料，而一個設備可能有數十個感測器，執行上並不容易——雖然 EtherCAT 在歐洲、美國和中國行之有年，但因須有專門的網路設備、成本高，且許多既有產線皆採用 Modbus 採集資料，若要大幅改弦更張須暫時停機、導致成本增加；為此，中央大學資訊工程系開發「高速 Modbus 感測器介面硬體電路」可同時滿足大封包數據的「感測＋傳輸」需求。

Modbus 擁先佔優勢，成創新方案元素。雲林科技大學電機工程系則利用 Modbus 主從架構擷取多個電表資訊，利用 Modbus 單播＋Zigbee 廣播開發監控平台，在 PC 端設置協調器 (Coordinator) 監控工廠內多個電表的用電狀況 (後因 Zigbee 聲勢漸消而改採 LoRa)。中正大學電機工程系亦看好 LoRa 的應用，用以改善一公里Ｘ一公里的大範圍雙向通訊，即時報警。解決了現場數據匯流，如何有效率地將這些數據上傳雲端又是一項課題。

德國連接器大廠看好單對乙太網 (SPE) 將成為建構雙向工業物聯網 (IIoT) 的理想工具，是連接現場和雲端之最快、最簡單、最具成本效益的方法。它與當下 EtherNet/IP、Profinet 和 EtherCAT 等乙太網網路協定相容，且得益於「時間敏感網路」(TSN) 技術，讓一度背負「不可靠之即時工業通訊」污名的乙太網能借助 SPE 實現關鍵任務，作為傳統兩對／四對乙太網的補充技術；更實惠的是，SPE 能同時傳送功率和數據，無需再為低功率智能感測器／致動器單獨供電。

延伸閱讀：
《EtherCAT 傲立工業乙太網，SPE 將隨後終結 RS-485？》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2020/1012/46008.html

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