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Redes de centros de datos: conceptos básicos de SDN

Esta publicación de blog es parte de nuestra serie Datacenter Networking:

En el blog anterior obtuvimos una introducción a Red definida por software (SDN) y las principales razones que obligaron a la industria a adoptarlo. Vimos lo poderoso que puede ser aprovechar la automatización escalable y el poder del software para definir y ejecutar componentes de red críticos. La granularidad suficiente para funciones como conmutación, enrutamiento, seguridad y QoS proporciona grandes beneficios para los equipos de TI de la empresa. Además, cuando estas funciones de red se basan en modelos y están vinculadas a la intención de la aplicación del usuario final, los resultados de las aplicaciones comerciales mejoran enormemente. En este blog, cubrimos los componentes principales de SDN, su arquitectura y diferentes tipos.

Arquitectura SDN

Los componentes de la red SDN se pueden representar en tres capas:

  • La capa de aplicación, que proporciona «aplicaciones» de red que los usuarios pueden utilizar cuando lo necesiten para transmitir información sobre solicitudes específicas de la red.
  • El cambio de controlque incluye el controlador SDN e interactúa con las aplicaciones para proporcionar el destino del tráfico.
  • La capa de infraestructuraque incluye todos los dispositivos de red SDN responsables de reenviar el tráfico.

La comunicación entre las diferentes capas se realiza a través de OpenFlow, un protocolo de red estandarizado y programable utilizado en SDN para dirigir el tráfico e intercambiar información entre las capas media e inferior.

También se requiere un plan de administración y orquestación para administrar esta infraestructura. Permite la configuración del controlador SDN y la inicialización de los «elementos de red»:

Controlador SDN

La arquitectura de un controlador SDN consta de los siguientes componentes:

  • La interfaz en dirección norte: no está estandarizada y puede adoptar varias formas. Las API que utilizan lenguajes como Java, Python, REST (Representational State Transfer) son las más disponibles y permiten que las aplicaciones interactúen con la red SDN.
  • La interfaz en dirección sur: está estandarizada y utiliza el protocolo OpenFlow. Otros protocolos como SNMP, CLI se pueden implementar en soluciones «SDN cerradas».
  • Módulos para la gestión de los componentes de la red (tabla de flujo, topología, un módulo para la detección de elementos de la red, un módulo para la gestión de los elementos de la red SDN, una tabla con estadísticas de uso, etc.)

SDN utiliza el uso de interruptores estándar «estandarizados» que son controlados por un controlador SDN. Esto elimina la complejidad computacional de los dispositivos de red SDN y los convierte en «productos básicos», lo que es sinónimo de costos más bajos.

El controlador SDN crea una vista global de la red para que pueda tomar decisiones sobre el enrutamiento de los flujos de datos de un punto de la red a otro. Se comunica con las aplicaciones (que realizan solicitudes para abrir y cerrar flujos) a través de API en su interfaz en dirección norte. Controla los nodos de la red (dispositivos SDN) a través de su interfaz en dirección sur y el protocolo OpenFlow.

¿Uno o más SDN?

El concepto de SDN evolucionó a partir de su invención original y desde entonces ha tenido varias implementaciones dependiendo de cómo se conecta la capa de controlador a los dispositivos SDN. Hay cuatro tipos de SDN que podemos clasificar de la siguiente manera:

  • Abrir SDN: Open SDN tiene un plano de control centralizado y utiliza OpenFlow para su API en dirección sur. Se necesitan estrategias de implementación híbridas y evolutivas para tener éxito. ONOS y BigSwitch son buenos ejemplos de su implementación.
  • SDN basado en superposición: Opera en una red superpuesta y es una solución práctica para resolver problemas de conectividad en los centros de datos, pero no se ocupa de las redes físicas subyacentes. Como ejemplo de esta implementación encontramos: Juniper Contrail, NEC VTN y NSX (VMWare).
  • SDN basado en API (o SDN sin abrir): el enfoque aquí está en la programación de la red. Utiliza NetConf / OpFlex / SSH para las API en dirección sur para permitir la programación de nodos de red, incluida la infraestructura de hardware existente. OpenDaylight, APIC-DC, EM y Tail-f (NSO) son ejemplos de su implementación.
  • El enfoque aquí está en la programación de redes. Utiliza NetConf / OpFlex / SSH para las API en dirección sur para permitir la programación de nodos de red, incluida la infraestructura de hardware existente. OpenDaylight, APIC-DC, EM y Tail-f (NSO) son ejemplos de su implementación.
  • SDN basado en automatización (o SDN híbrido): cubre los dispositivos de red heredados y habilitados para SDN. Uno de sus objetivos es reducir el costo de los componentes de la red. Utiliza herramientas de automatización (agentes, Python, etc.) y componentes genéricos de marca blanca que admiten múltiples tipos de sistemas operativos y utilizan ONIE (Open Network Install Environment).

Entre las SDN ampliamente utilizadas en el espacio de la infraestructura de la nube privada se encuentra la SDN de código abierto como parte de OpenStack, que admite los mejores protocolos de superposición como GENEVE y VXLAN. Charmed Openstack de Canonical utiliza Neutron para proporcionar conectividad de red entre instancias de OpenStack y permitir implementaciones de múltiples VM. Para hacer esto, Neutron es compatible con varias tecnologías de red definidas por software que incluyen Open Virtual Network (OVN), Open vSwitch (OVS), Juniper Contrail, Cisco ACI, etc. Ecosistema de implementación y gestión del ciclo de vida la aplicación proporcionada por Juju.

SDN no ha dejado de evolucionar y hay muchos esfuerzos y proyectos de código abierto trabajando para adaptarse al panorama de red en constante evolución influenciado por el alcance y las expectativas de los usuarios en constante cambio. El camino hacia las redes impulsadas por modelos y por qué no autocurativas es ciertamente largo, pero emocionante.

¿Que sigue?

En el próximo blog, daremos una descripción general de los centros de datos definidos por software, sus componentes principales y sus enfoques de integración.

Cubre las siguientes publicaciones:

  • Redes de centros de datos: SDDC
  • Redes de centros de datos: OVS y OVN
  • Redes de centros de datos: SmartNIC

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