Tehnologia SDN este considerată fundamentală pentru avansul noilor tehnologii și aplicații de rețea.
Consumul crescut de conținut multimedia, popularitatea tot mai mare a dispozitivelor mobile și nevoia de servicii cloud au impulsionat dezvoltarea unor arhitecturi de rețea mai adaptabile și mai eficiente.
Deoarece aceste tendințe au generat modele de trafic imprevizibile și o cerere bruscă pentru anumite resurse, structurile tradiționale de rețea s-au străduit să țină pasul cu aceste schimbări.
A fost necesară o abordare alternativă, deoarece extinderea infrastructurii de rețea pentru a gestiona aceste variații poate fi foarte costisitoare și complexă.
SDN a fost creată pentru a remedia această problemă prin separarea funcțiilor de control de cele de transport al datelor. Această abordare permite rețelei să se adapteze automat la cerințele fluctuante, îmbunătățind performanța și eficiența generală. Vom analiza în detaliu ce reprezintă SDN.
Ce este SDN?
Rețeaua definită prin software (SDN) este o arhitectură modernă de rețea care oferă administratorilor posibilitatea de a utiliza software-ul pentru a defini și gestiona comportamentul dispozitivelor de rețea, în locul configurării directe a acestora.
Aceasta este adesea corelată cu virtualizarea funcțiilor de rețea (NFV), cu scopul de a îmbunătăți flexibilitatea și rentabilitatea rețelei. De asemenea, facilitează centralizarea inteligenței rețelei, simplificând depanarea și monitorizarea.
Arhitectura SDN
Structura unei arhitecturi SDN include, de regulă, trei niveluri principale: nivelul aplicației, nivelul de control și nivelul de date.
Credit imagine: Sotirios Goudos
- Nivelul aplicației: Acesta reprezintă stratul superior al arhitecturii SDN și are rolul de a defini comportamentul dorit al rețelei. Aplicațiile de la acest nivel pot include instrumente de management al traficului, politici de securitate sau rețele virtuale suprapuse.
- Nivelul de control: Nivelul de control este responsabil de aplicarea politicilor și regulilor definite la nivelul aplicației. Acesta este, de obicei, implementat sub forma unui controler central care comunică cu dispozitivele de rețea din nivelul de date.
- Nivelul de date sau stratul de infrastructură: Acest nivel este format din dispozitivele fizice de rețea, precum comutatoarele și routerele, care alcătuiesc nivelul de date. Aceste dispozitive sunt responsabile pentru direcționarea traficului de rețea în cadrul rețelei.
Interfețele Northbound și Southbound sunt folosite pentru a asigura comunicarea între diferitele niveluri ale arhitecturii. Integrarea acestor trei niveluri permite rețelei să funcționeze eficient și coordonat.
Cum funcționează SDN-ul?
Într-o rețea SDN, nivelul de control și nivelul de date sunt separate. Nivelul de control ia decizii referitoare la modul în care traficul este direcționat prin rețea, în timp ce nivelul de date este responsabil pentru implementarea acestor decizii.
Credit imagine: Jun Luo
Nivelul de control este implementat printr-un controler central, o aplicație software care rulează pe un server unic sau pe un set de servere. Controlorul menține o vedere globală a rețelei și folosește această perspectivă pentru a decide cum ar trebui direcționat traficul. Acest lucru se realizează prin comunicarea cu elementele nivelului de date din rețea, cunoscute sub denumirea de „elemente de redirecționare” sau „comutatoare”.
Aceste comutatoare într-o rețea SDN sunt, în general, „deschise”, ceea ce înseamnă că pot fi controlate și programate de software extern, în loc să fie configurate cu un set fix de reguli pentru direcționarea traficului. Prin urmare, controlorul poate configura comutatoarele pentru a transmite traficul în mod optim.
Pentru a gestiona comutatoarele, controlorul utilizează un API southbound, un ansamblu de protocoale și interfețe pe care le folosește pentru a trimite instrucțiuni comutatoarelor și pentru a primi informații despre starea acestora. De asemenea, controlorul folosește API-uri northbound pentru a comunica cu aplicații și sisteme superioare care trebuie să utilizeze rețeaua, cum ar fi aplicațiile care rulează în cloud.
Astfel, controlorul acționează ca „creierul” rețelei, luând decizii referitoare la modul în care ar trebui transmis traficul și comunicând aceste decizii comutatoarelor, care funcționează ca „mușchii” rețelei, executând instrucțiunile primite de la controlor și direcționând traficul în mod corespunzător.
Caracteristicile SDN
Există câteva caracteristici esențiale ale SDN care o diferențiază de arhitecturile tradiționale de rețea:
- Flexibilitate: Modificările rețelei pot fi efectuate fără a reconfigura fizic dispozitivele, ceea ce permite administratorilor de rețea să reacționeze rapid la cerințele și circumstanțele în schimbare.
- Programabilitate: Comportamentul rețelei poate fi controlat prin programare folosind API-uri sau alte instrumente de dezvoltare software. Aceasta facilitează automatizarea sarcinilor de rețea și integrarea rețelei cu alte sisteme.
- Abstracție: Într-o arhitectură SDN, nivelul de control este separat de nivelul de date, care transmite traficul. Acest lucru ajută inginerii să modifice cu ușurință modul în care funcționează rețeaua fără a afecta dispozitivele de redirecționare a traficului.
- Virtualizare: Permite virtualizarea resurselor de rețea, oferind administratorilor posibilitatea de a crea rețele virtuale la cerere. Acest aspect este deosebit de util în mediile de cloud computing, unde cererea de resurse de rețea poate fi extrem de dinamică.
În afară de caracteristicile menționate anterior, avantajul major al utilizării SDN este capacitatea de a permite companiilor să simuleze infrastructura fizică de rețea în software, reducând astfel cheltuielile totale de capital (CAPEX) și cheltuielile operaționale (OPEX).
Tipuri de arhitecturi SDN
În general, diferite tipuri de rețele pot necesita abordări distincte ale SDN.
De exemplu, o rețea de întreprindere mare, cu diverse tipuri de dispozitive și o topologie complexă, poate beneficia de o arhitectură SDN hibridă, care combină elemente atât din SDN centralizat, cât și din SDN distribuit. În schimb, un design SDN centralizat ar putea fi adecvat pentru o rețea mai mică, cu mai puține dispozitive și o topologie mai simplă.
Este important să se evalueze cu atenție diferitele opțiuni și să se aleagă arhitectura care răspunde cel mai bine nevoilor organizației. SDN utilizează în principal cinci modele de arhitectură diferite.
#1. SDN centralizat
Într-o arhitectură SDN centralizată, toate funcțiile de control și management sunt concentrate într-un singur controler central, permițând administratorilor să definească și să controleze cu ușurință comportamentul rețelei. Cu toate acestea, aceasta poate crea un singur punct de eșec.
#2. SDN distribuit
În acest tip de arhitectură, funcțiile de control sunt distribuite între mai multe controlere, îmbunătățind fiabilitatea, dar făcând mai complexă gestionarea rețelei.
#3. SDN hibrid
Modelul de arhitectură SDN hibrid combină elemente SDN centralizate și distribuite. Poate utiliza un controler centralizat pentru anumite funcții și controlere distribuite pentru altele, în funcție de cerințele rețelei.
#4. Suprapunere SDN
Arhitecturile suprapuse folosesc tehnologii de rețea virtuală, cum ar fi VXLAN sau NVGRE, pentru a crea o rețea logică peste o rețea fizică existentă. Aceasta permite administratorilor să creeze rețele virtuale care pot fi ușor configurate, modificate și șterse.
#5. Underlay SDN
Arhitectura de bază utilizează infrastructura de rețea existentă pentru a susține crearea de rețele virtuale care pot folosi tehnologii precum MPLS sau rutarea segmentelor pentru a crea legături virtuale între dispozitivele din rețea.
Resurse de învățare
Alegerea celor mai bune resurse pentru a învăța despre conceptele legate de SDN poate fi dificilă, având în vedere numeroasele opțiuni disponibile. Prin urmare, poate fi util să încercați mai multe resurse diferite pentru a identifica cea mai potrivită variantă pentru dumneavoastră.
#1. SDN Crash Course Practic/Hands-on
Acesta este un curs oferit pe platforma Udemy. Este o modalitate excelentă de a dobândi experiență practică în programarea de rețea bazată pe SDN și OpenFlow. De asemenea, acoperă o varietate de concepte OpenFlow avansate, cum ar fi tabelul de contor (QoS) și tabelul de grup (Load balancer, Sniffer).
Recomandăm acest curs tuturor celor care doresc să afle mai multe despre SDN și diferitele tehnologii implicate. Sunt suficiente doar cunoștințe de bază în rețelistică pentru a începe acest curs.
#2. SDN: Rețele definite de software
Această carte discută în principal tehnologiile și protocoalele cheie ale SDN, inclusiv OpenFlow, OpenStack și ONOS. Oferă exemple detaliate despre cum aceste tehnologii pot fi utilizate pentru a construi și administra rețele.
De asemenea, oferă sfaturi utile pentru configurarea și gestionarea rețelelor SDN, incluzând considerații legate de depanare și securitate.
#3. SDN și NFV simplificate
Această carte prezintă o introducere cuprinzătoare în SDN și NFV, incluzând avantajele, tehnologiile și aplicațiile lor. De asemenea, include exemple din lumea reală și studii de caz pentru a evidenția punctele cheie și a demonstra modul în care aceste tehnologii sunt utilizate în industrie.
Autorii au explicat conceptele cheie ale SDN și NFV într-un mod clar și concis, ceea ce face cartea accesibilă cititorilor de toate nivelurile de expertiză tehnică.
#4. Rețele definite de software
Această carte oferă o introducere detaliată în SDN din perspectiva celor care implementează și utilizează această tehnologie.
Această carte este foarte utilă pentru înțelegerea întregii arhitecturi SDN, chiar și pentru începători. De asemenea, analizează modul în care este proiectată o rețea folosind standardele din industrie pentru un mediu scalabil.
#5. SDN și NFV: elemente esențiale
Este un ghid bine scris și captivant, care oferă o bază solidă în SDN și NFV și este potrivit pentru cititorii de toate nivelurile de expertiză tehnică.
Cea mai eficientă modalitate de a înțelege conceptele SDN este să obțineți experiență practică lucrând cu instrumente și tehnologii SDN. Puteți încerca să configurați un mediu SDN simplu folosind instrumente precum Mininet și un controler precum RYU și să experimentați controlul traficului de rețea prin software.
Încheierea
SDN este deosebit de utilă în contextul digital actual, deoarece îmbunătățește flexibilitatea și eficiența rețelelor.
În rețelele tradiționale, nivelul de control și nivelul de date sunt strâns legate, ceea ce înseamnă că modificările aduse nivelului de control necesită modificări și în nivelul de date. Acest lucru poate complica și prelungi procesul de schimbare a rețelei, în special în rețelele mari și complexe.
Cu SDN, nivelul de control este separat de nivelul de date, ceea ce facilitează controlul și optimizarea comportamentului rețelei prin programare. Acest lucru poate fi benefic în special în mediile în care modificările rapide și simple ale rețelei sunt esențiale, cum ar fi mediile de cloud computing unde sarcinile de lucru pot fi furnizate și retrase rapid.
Sper că acest articol v-a fost util pentru a înțelege SDN și arhitectura sa.
Vă poate interesa și articolul despre cele mai bune instrumente de monitorizare a rețelei fără agent.