近年來雲端運算發展已從概念階段趨向落實，IT基礎架構的三大重要元件：運算、儲存、網路，皆要能夠具備彈性配置能力，才得以實現靈活運用，讓營運業務所需的資訊系統得以縮短建置與部署時間，又可確保IT的投資不致出現使用率低落，甚至是閒置狀態。
而虛擬化可說是其中不可或缺的技術，於是從伺服器搭配儲存設備的虛擬化建置架構被廣泛應用後，網路層的虛擬化議題也逐漸浮上檯面。
欲實作網路層的虛擬化，軟體定義網路（Software-defined Networking，SDN）可說是目前業界普遍採用實現的概念，也就是從網路設備中的資料層（Data Plane或稱Forwarding Plane）抽離（Decoupled）出控制層（Control Plane），兩者之間的通訊協定多數採用開放式OpenFlow達成，讓設備專注於封包的傳遞，複雜的控制層則交由Controller軟體，以集中配置與部署網路環境所需的各項服務。
ONE策略發展可程式化網路架構
思科台灣技術銷售事業群副總經理暨技術長鈕因任指出，目前業界討論的SDN較為狹義，較完整的定義由下而上應具備：實體傳輸層（Transport）、資料層、控制層、網路服務層（Network Services）、管理與協作層（Management and Orchestration），共五層式架構。這也就是思科提出的開放式網路環境（Open Network Environment，ONE）發展策略，針對各層級與應用程式的整合，皆可採用onePK（One Platform Kit）來實作，主要是以應用服務系統的角度來發展。
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| ▲思科新推出的Nexus 9000系列交換器，為實現以應用中心基礎架構（ACI）而設計。用戶可選擇ACI模式的應用策略基礎架構控制器（APIC）運作，或切換至NX-OS作業系統跟現有架構整合。（資料來源：思科） |
「在開放式網路環境中，從控制層到資料層，也就是所謂的南向（Southbound）控制，OpenFlow通訊協定只是其中一種，主要用意為提供非單一廠商的Controller得以呼叫運用，常見還有BGP（Border Gateway Protocol）、PCEP（Path Computation Element Protocol）等通訊協定。」鈕因任說。
以Overlay Network架構實作下，不僅對上層擁有北向（Northbound）的支援，管理與協作層亦可藉由RESTful、XML等方式來進行東向與西向的整合。「其重要性即在於各層級都有開放的API，藉此跟其他廠商合作運行，包括日前新發布的應用中心基礎架構（Application Centric Infrastructure，ACI），即是依循開放式網路環境發展策略所設計，可協助建置效能、安全、管理性等功能兼具的框架，讓應用驅動政策執行可自動化地在實體與虛擬環境中運行。」
基於ACI架構設計Nexus9000交換器
ACI架構的組成元件包含：應用策略基礎架構控制器（Application Policy Infrastructure Controller，APIC）、Nexus 9000系列交換器，以及強化版的NX-OS作業系統。Nexus 9000硬體除了內嵌思科設計研發的ASIC晶片，同時亦搭配商用矽晶片，像是Intel、Broadcom等技術，在Nexus 9000的Line card或Fabric模組中皆有內嵌。「更重要的是，內含思科專利技術，可發揮晶片運作效能，以減少內嵌晶片用量，讓一張網路卡僅需二至四顆矽晶片來運行，相對市場上其他交換器，大多會採用六至八顆，才能達到同等的效能。」鈕因任強調。
若已建置Nexus 7000系列的用戶，可選用Nexus 9000內含的Standalone模式運行NX-OS作業系統，其具備Cisco Data Center Interconnect即可介接Nexus 7000，包含以Open Daylight為基礎的可延展網路控制器（Cisco Extensible Network Controller，XNC）；相對若是啟用ACI模式，即會以APIC控制器為運作核心。
思科大中華區數據中心事業部高級技術顧問馮志良說明，為了要保障客戶既有的投資，在Nexus 9000設計提供NX-OS模式，運作方式就如同以往的Nexus機種，可以讓客戶逐步轉換至全新的ACI模式。
以APIC為核心的ACI架構，相較於以往最大的差異即在於，是以應用程式的角度來配置各項網路服務。馮志良表示，現在的IT管理者迫切需要的是讓應用程式得以最簡單、快速的部署到雲端運算環境中，然而雖然市場上已開始陸續出現解決方案，卻無法以整體性的方式來解決問題。
而思科設計的SDN雖是軟體式來實現整合式架構，真正的創新則是硬體層次為主，同樣是去年才問市的Cisco Dynamic Fabric Automation（Cisco DFA），以及7700系列交換器，設計方向就已經是以客戶端現有的網路環境為基礎，進一步整合貼近應用程式運行模式。甚至更早之前以IETF標準協定「多鏈路透明互連」（Transparent Interconnection of Lots of Links，TRILL）技術設計的Cisco FabricPath，都是為了讓應用程式、網路的管理者，能夠整合運用。
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| ▲思科以開放式網路環境（Open Network Environment，ONE）發展策略可程式化的網路架構，五個層級均可採用onePK（One Platform Kit）整合應用服務系統。（資料來源：思科） |
「近年來之所以陸續發布整合應用的解決方案，即是來自傳統網路環境中，Layer 2本來就存在風暴問題，從最早提出的Cisco FabricPath就是為了降低發生率，透過Nexus Fabric Extender來實作，等於是把一台專屬設備視為Line card，讓Nexus 2000可以跟5000與7000系列介接，在單一管理上皆可操控管理。」鈕因任說。
端到端掌握實體與虛擬環境的應用狀態
「在整個ACI架構中，有個重點是我們稱為Endpoint群組的VXLAN Tunnel Endpoint（VTEP），是在Edge端交換器匯聚成型的群組。VTEP的重要性在於能夠蒐集由APIC配置的安全、效能等政策，即可把Application Network Profile（ANP）的元素放置到VTEP群組。」鈕因任說明。
像是資料庫較著重在I/O存取效能，Hadoop平台則是由眾多硬體所搭建，而一般辦公室應用系統較多是建置在Hypervisor上，不同的應用系統皆擁有不同特性，欲使其群組化，就得仰賴ANP。因為不管是在實體或虛擬環境中，應用程式皆有配置網路服務與安全性政策，且不同應用系統所需的實體資源亦有差異，這些資訊皆會被蒐集放到ANP，再基於端點的VTEP作Mapping。之後不管該應用程式是被建置在虛擬主機還是實體環境，只要搬遷位置，ANP亦可隨之搬移，經VTEP辨識身分後，再基於控管政策配置該身分的群組。
目前主流實現SDN方式，是採以Overlay Network架構來建置，但是最上層的管理與協作層卻缺乏實體層的資訊回饋，根本無法得知實體運作狀態，以及出現的問題。「主要是因為目前市場上SDN解決方案提供者，多數只有部分功能，最後仍然必須經過共同整合後才能達到協同運作，既費時又耗力。而ACI本身就已具備一致性機制，只要針對不同應用程式領域配置相關政策即可自動執行，從上層到下層皆可透通管理。」鈕因任說。
在ACI架構中，並非只有控管政策經由APIC南向發布到基礎架構的設備，不管是虛擬或實體伺服器，亦可北向回報，所以可以蒐集各個端點（Tenant），或是提供雲端服務的應用系統的資訊。一旦應用服務出現問題，到底整條路徑中經過哪些實體主機、Hypervisor等節點，及其運作狀態，全數都可藉ANP蒐集，再根據這些資訊進行Mapping，以指出真正問題的根源。如此一來，讓端到端的路徑變得可視化後，一旦出現問題，在管理介面的儀表板上即可清楚標示引發此問題的應用程式，及其存取路徑，才能讓IT人員清楚掌握SDN的運作狀態。
馮志良補充，由於Overlay Network架構只能看到通道點，無法細緻到中間的傳遞，可說是軟體式先天的侷限，要達到可視化，只有靠硬體的創新來提供穿越至通道裡面的機制。SDN在提供快速、簡易方式部署應用程式的同時，亦須滿足效能、擴充性、安全性、穩定性，對企業而言才具有最大的意義。