SDN基本特點是轉發控制分離(lí)和(hé)可(kě)編程的(de)集中控制。由于列車網絡相對封閉，規模有(yǒu)限，因此十分适合SDN技術的(de)應用。由于列車網絡在網絡連接、拓撲結構和(hé)冗餘控制方面具有(yǒu)特殊要求，因此無法将現有(yǒu)SDN解決方案（交換機(jī)、控制器、協議等）直接應用于ETB的(de)組網，必須針對ETB的(de)特點提出新的(de)處理(lǐ)機(jī)制和(hé)協議。本文将基于SDN的(de)ETB網絡簡稱為(wèi)SD-ETB。 一(yī)、SD-ETB網絡設計原則    （1）ETB和(hé)SDN的(de)主要差異
      SDN機(jī)制無法直接用于ETB組網，主要原因是兩種網絡在拓撲依賴、控制方式和(hé)交換設備模型方面具有(yǒu)較大差異，如(rú)下表所示。    （2）SD-ETB設計原則
     由于ETB和(hé)标準SDN網絡具有(yǒu)較大差異，因此SD-ETB的(de)設計必須考慮ETB組網的(de)基本特點，滿足列車網絡對動态重構、冗餘控制等特殊要求。我們認為(wèi)SD-ETB的(de)的(de)設計原則包括以下幾點。      一(yī)是兼容ETB物理(lǐ)層規範。ETB物理(lǐ)層規範除了定義以太網鏈路的(de)物理(lǐ)層規範外（全雙工100M以太網），還包括車廂之間的(de)物理(lǐ)連接形式。如(rú)果每個ETBN采用SDN交換的(de)方式實現，那麽ETB定義的(de)車廂間走線形式無法支持每個交換設備通過專用的(de)控制接口與SDN控制器連接，因此标準的(de)SDN基于LLDP協議的(de)拓撲發現機(jī)制無法工作，必須提出新的(de)拓撲發現機(jī)制。      二是采用動态的(de)IP地(dì)址分配形式。ETB規範的(de)特點就是支持具有(yǒu)不同來源的(de)車輛（consist）能夠根據需求編組形成新的(de)列車，因此每個車輛中網絡設備的(de)IP地(dì)址不能預先配置，以防止IP地(dì)址沖突。因此ETB在初運行(xíng)時為(wèi)每個ETBN和(hé)車輛子(zǐ)網（CN）統一(yī)分配ID，由這些ID來構成運行(xíng)時的(de)IP地(dì)址。标準SDN網絡在建立南向接口通道(dào)（如(rú)openflow通道(dào)）時首先要求每個交換機(jī)都有(yǒu)自(zì)己的(de)IP地(dì)址，而這個假設在ETB中無法成立。由于SDN網絡中最大限度減小分布式協議的(de)使用，因此标準ETB網絡中基于TTDP協議的(de)全分布式ID分配和(hé)IP地(dì)址生成機(jī)制需要被SD-ETB中新的(de)集中控制的(de)IP地(dì)址分配機(jī)制取代。      三是SD-ETB部署對端系統和(hé)應用保持透明。列車網絡上具有(yǒu)大量的(de)網絡端節點，這些端節點或直接接在ETB子(zǐ)網上，或接在通過ETB子(zǐ)網互聯的(de)各CN子(zǐ)網上。這些端節點上部署各種狀态檢測、車輛運行(xíng)控制和(hé)多媒體應用。用SD-ETB取代現有(yǒu)ETB隻能定位在列車網絡基礎設施升級，必須對端節點及其應用透明，因此SD-ETB在IP地(dì)址編碼規則，ARP地(dì)址解析、組播通信，傳輸層協議等方面必須保持與ETB一(yī)緻。      四是SD-ETB具有(yǒu)增強的(de)冗餘控制能力。面向環形拓撲，支持拓撲發現及環網工作狀态的(de)自(zì)動監測。當鏈路和(hé)交換節點發生故障後，能夠實現ms級的(de)轉發路徑倒換，保證關鍵業務的(de)不中斷傳輸。特别是SDN控制器應具備冗餘功能，避免SDN集中控制帶來的(de)單點故障。      五是簡化的(de)交換設備（ETBN）實現。SDN将交換設備的(de)可(kě)控制功能（智能）提取到控制器上實現，每個ETBN隻需支持南向接口協議（如(rú)openflow）的(de)配置。因此SD-ETB網絡中的(de)ETBN實現與現有(yǒu)ETBN實現有(yǒu)兩點區别。一(yī)是建立明确的(de)Match-action轉發層抽象，為(wèi)控制器的(de)編程提供基礎；二是隻支持簡單的(de)無狀态的(de)網絡協議， 二、SD-ETB網絡的(de)實現原理(lǐ)    （1）SD-ETB的(de)組成
     SD-ETB主要由N個環形連接的(de)軟件定義ETBN節點（SD-ETBN）以及兩個以上的(de)SD-ETB控制器組成，如(rú)圖1所示。每個車輛中包含1個或多個SD-ETBN，每個ETBN可(kě)能連接1個或多個車輛網絡（CN）。ETB網絡變成SD-ETB對CN透明。      多個SD-ETB網絡控制器通過協商(shāng)産生一(yī)個主SD-ETB控制器，其餘作為(wèi)從SD-ETB控制器。主SD-ETB控制器負責網絡拓撲發現，IP地(dì)址分配，轉發表下載和(hé)ETB環檢測等功能。每個SD-ETBN設備支持openflow1.3協議，支持SD-ETB控制器對其進行(xíng)流表的(de)配置。    （2）SD-ETB的(de)核心機(jī)制
     SD-ETB解決方案的(de)主要機(jī)制包含4項關鍵的(de)處理(lǐ)機(jī)制，即環網控制器選舉RCE（RingController Election）、環網拓撲發現RTD（Ring Topology Discovery），環網狀态遙測RST（Ring StatusTelemetry）以及環網彈性轉發RRF（Ring Resilient Forwarding），如(rú)下表所示。      我們将基于開源的(de)Floodlight控制器和(hé)openbox-S4平台實現SD-ETB的(de)基本功能，并通過擴展openbox-S4中的(de)FAST流水線将TSN功能集成到環形ETB中。