Redes definidas por software (SDN) explicadas en 5 minutos o menos

SDN se considera una tecnología habilitadora clave para el desarrollo de nuevas tecnologías y aplicaciones de redes.

El crecimiento del contenido multimedia, el uso cada vez mayor de dispositivos móviles y la demanda de computación en la nube han contribuido a la necesidad de arquitecturas de red más flexibles y eficientes.

Como estas tendencias han llevado a patrones de tráfico impredecibles y aumentos repentinos en la demanda de recursos particulares, las arquitecturas de redes tradicionales han tenido problemas para mantenerse al día.

Existía la necesidad de una estrategia alternativa porque escalar la infraestructura de la red para manejar estas fluctuaciones puede ser muy costoso y complicado.

SDN se desarrolló para resolver este problema separando el plano de control del plano de datos. Esto permite que la red se reconfigure automáticamente para satisfacer las demandas cambiantes, mejorando su rendimiento y eficiencia generales. Entendamos de qué se trata este SDN.

¿Qué es SDN?

La red definida por software (SDN) es una arquitectura de red moderna que permite a los administradores usar software para definir y controlar el comportamiento de los dispositivos de red en lugar de configurar esos dispositivos individualmente.

A menudo se combina con la virtualización de funciones de red (NFV) para mejorar aún más la flexibilidad y la rentabilidad de la red. Además, permite la centralización de la inteligencia de la red, lo que facilita la resolución de problemas y la supervisión de la red.

Arquitectura de SDN

Una arquitectura SDN generalmente incluye tres capas principales: plano de aplicación, plano de control y plano de datos.

1. Capa de aplicación: esta es la capa superior de la arquitectura SDN y es responsable de definir el comportamiento deseado de la red. Las aplicaciones en esta capa pueden incluir herramientas de ingeniería de tráfico, políticas de seguridad o superposiciones de redes virtuales.
2. Capa de control: La capa de control es responsable de implementar las políticas y reglas definidas en la capa de aplicación. Por lo general, se implementa como un controlador central que se comunica con los dispositivos de red en el plano de datos.
3. Plano de datos o capa de infraestructura: esta capa consta de los dispositivos de red físicos, como conmutadores y enrutadores, que componen el plano de datos. Estos dispositivos son responsables de reenviar el tráfico de red a través de la red.

Las interfaces Northbound y Southbound se utilizan para facilitar la comunicación entre las diferentes capas de la arquitectura. La integración de estas tres capas permite que la red opere de manera coordinada y eficiente.

¿Cómo funciona SDN?

En una red SDN, el plano de control y el plano de datos están separados. El plano de control toma decisiones sobre cómo se reenvía el tráfico a través de la red, mientras que el plano de datos es responsable de reenviar el tráfico de acuerdo con esas decisiones.

El plano de control se implementa mediante un controlador central, una aplicación de software que se ejecuta en un solo servidor o en un conjunto de servidores. El controlador mantiene una vista global de la red y utiliza esta vista para tomar decisiones sobre cómo se debe reenviar el tráfico. Lo hace comunicándose con los elementos del plano de datos en la red, que se conocen como "elementos de reenvío" o "conmutadores".

Estos conmutadores en una red SDN generalmente están "abiertos", lo que significa que pueden ser controlados y programados por un software externo en lugar de estar codificados con un conjunto fijo de reglas para reenviar el tráfico. Como resultado, el controlador puede configurar los conmutadores para transmitir tráfico de la manera deseada.

Para controlar los conmutadores, el controlador se comunica con ellos mediante una API hacia el sur, un conjunto de protocolos e interfaces que el controlador puede utilizar para enviar instrucciones a los conmutadores y recibir información de estado de ellos. Y el controlador usa las API en dirección norte para comunicarse con aplicaciones y sistemas de nivel superior que necesitan usar la red, como las aplicaciones que se ejecutan en la nube.

De esta forma, el controlador actúa como el “cerebro” de la red al tomar decisiones sobre cómo se debe reenviar el tráfico y comunicar esas decisiones a los switches, que actúan como un “músculo” de la red, ejecutando las instrucciones recibidas de los controlador y reenviar el tráfico en consecuencia.

Características de SDN

Hay varias características clave de SDN que la distinguen de las arquitecturas de redes tradicionales:

• Flexibilidad: se pueden realizar cambios en la red sin tener que reconfigurar físicamente los dispositivos, lo que permite a los administradores de la red reaccionar rápidamente a los requisitos y circunstancias cambiantes.
• Programabilidad: es posible controlar mediante programación el comportamiento de la red utilizando API u otras herramientas de desarrollo de software. Esto facilita la automatización de tareas de red y la integración de la red con otros sistemas.
• Abstracción: en una arquitectura SDN, el plano de control está separado del plano de datos, que reenvía el tráfico. Esto ayuda a los ingenieros a cambiar fácilmente la forma en que opera la red sin afectar los dispositivos de tráfico de reenvío.
• Virtualización: también permite la virtualización de los recursos de red, lo que permite a los administradores crear redes virtuales bajo demanda. Esto puede ser particularmente útil en entornos de computación en la nube donde la demanda de recursos de red puede ser muy dinámica.

Además de las funciones enumeradas anteriormente, la principal ventaja de usar SDN es que permite a las empresas simular su infraestructura de red física en software, lo que reduce los gastos generales de capital (CAPEX) y los gastos operativos (OPEX).

Tipos de arquitecturas SDN

En general, diferentes tipos de redes pueden requerir diferentes enfoques para SDN.

Por ejemplo, una red empresarial grande con muchos tipos diferentes de dispositivos y una topología compleja puede beneficiarse de una arquitectura SDN híbrida, que combina elementos de SDN centralizados y distribuidos. Por el contrario, un diseño SDN centralizado podría funcionar bien para una red más pequeña con menos dispositivos y una topología más simple.

Es importante evaluar cuidadosamente las diferentes opciones y elegir la arquitectura que mejor se adapte a las necesidades de la organización. SDN utiliza principalmente cinco modelos de arquitectura diferentes.

#1. SDN centralizado

En una arquitectura SDN centralizada, todas las funciones de control y gestión se consolidan en un único controlador central, lo que permite a los administradores definir y controlar fácilmente el comportamiento de la red. Aún así, también puede crear un único punto de falla.

#2. SDN distribuido

En este tipo de arquitectura, las funciones de control se distribuyen entre múltiples controladores, lo que mejora la confiabilidad pero hace que sea más complejo administrar la red.

#3. SDN híbrido

El modelo de arquitectura SDN híbrida combina elementos SDN centralizados y distribuidos. Puede utilizar un controlador centralizado para algunas funciones y controladores distribuidos para otras, dependiendo de las necesidades de la red.

#4. SDN superpuesto

Las arquitecturas superpuestas utilizan tecnologías de redes virtuales, como VXLAN o NVGRE, para crear una red lógica sobre una red física existente. Esto permite a los administradores crear redes virtuales que se pueden crear, modificar y eliminar fácilmente.

#5. SDN subyacente

La arquitectura subyacente utiliza la infraestructura de red existente para respaldar la creación de redes virtuales que pueden usar tecnologías como MPLS o enrutamiento de segmentos para crear enlaces virtuales entre dispositivos en la red.

Recursos de aprendizaje

Puede ser un desafío elegir los mejores recursos para aprender sobre conceptos relacionados con SDN, ya que hay muchas opciones diferentes disponibles. Por lo tanto, puede ser útil probar algunos recursos diferentes para ver cuál funciona mejor para usted.

#1. Curso acelerado de SDN práctico/práctico

Este es un curso ofrecido en la plataforma Udemy. Este curso es una excelente manera de obtener experiencia práctica en programación de redes basadas en SDN y OpenFlow. También cubre una variedad de conceptos avanzados de OpenFlow, como la tabla de medidores (QoS) y la tabla de grupos (equilibrador de carga, Sniffer).

Recomendamos encarecidamente este curso a cualquiera que busque aprender más sobre SDN y las diferentes tecnologías involucradas. Solo el conocimiento básico de redes es suficiente para comenzar con este curso.

#2. SDN: redes definidas por software

Este libro analiza principalmente las tecnologías y los protocolos clave de SDN, incluidos OpenFlow, OpenStack y ONOS. Proporciona ejemplos detallados de cómo se pueden usar estas tecnologías para construir y administrar redes.

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También proporciona consejos útiles para configurar y administrar redes SDN, incluida la resolución de problemas y consideraciones de seguridad.

#3. SDN y NFV simplificado

Este libro proporciona una descripción general completa de SDN y NFV, incluidos sus beneficios, tecnologías y aplicaciones. También incluye ejemplos del mundo real y estudios de casos para ayudar a ilustrar los puntos clave y mostrar cómo se utilizan estas tecnologías en la industria.

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Los autores hicieron un gran trabajo al explicar los conceptos clave de SDN y NFV de manera clara y concisa, haciendo que el libro fuera accesible para lectores de todos los niveles de experiencia técnica.

#4. Redes definidas por software

Este libro ofrece una introducción completa a SDN desde el punto de vista de las personas que implementan y utilizan la tecnología.

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Este libro es bastante útil para comprender toda la arquitectura SDN, incluso para principiantes. También analiza cómo se diseña la red utilizando los estándares de la industria para un entorno escalable.

#5. SDN y NFV: conceptos básicos

Es una guía atractiva y bien escrita que proporciona una base sólida en SDN y NFV y es adecuada para lectores de todos los niveles de experiencia técnica.

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La mejor manera de aprender sobre los conceptos de SDN es obtener experiencia práctica trabajando con herramientas y tecnologías de SDN. Puede intentar configurar un entorno SDN simple usando herramientas como Mininet y un controlador como RYU y experimentar con el control del tráfico de red usando el software.

Terminando

SDN es útil en el entorno digital actual porque hace que las redes sean más flexibles y efectivas.

En las redes tradicionales, el plano de control y el plano de datos están estrechamente acoplados, lo que significa que los cambios en el plano de control también requieren cambios en el plano de datos. Esto puede dificultar y llevar mucho tiempo cambiar la red, especialmente en redes grandes y complejas.

Con SDN, el plano de control se abstrae del plano de datos, lo que facilita el control y la optimización del comportamiento de la red mediante programación. Esto puede ser especialmente útil en entornos donde existe la necesidad de realizar cambios en la red de forma rápida y sencilla, como en entornos de computación en la nube donde las cargas de trabajo se pueden aprovisionar y desaprovisionar rápidamente.

Espero que haya encontrado este artículo útil para aprender sobre SDN y su arquitectura.

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