Rede definida por software (SDN) explicada em 5 minutos ou menos

A SDN é considerada uma tecnologia essencial para o desenvolvimento de novas tecnologias e aplicativos de rede.

O crescimento do conteúdo multimídia, o aumento do uso de dispositivos móveis e a demanda por computação em nuvem contribuíram para a necessidade de arquiteturas de rede mais flexíveis e eficientes.

Como essas tendências levaram a padrões de tráfego imprevisíveis e aumentos repentinos na demanda por recursos específicos, as arquiteturas de rede tradicionais têm lutado para acompanhar.

Havia a necessidade de uma estratégia alternativa porque dimensionar a infraestrutura de rede para lidar com essas flutuações pode ser muito caro e complicado.

O SDN foi desenvolvido para resolver esse problema separando o plano de controle do plano de dados. Isso permite que a rede se reconfigure automaticamente para atender às demandas em constante mudança, melhorando seu desempenho e eficiência gerais. Vamos entender do que se trata esse SDN.

O que é SDN?

A rede definida por software (SDN) é uma arquitetura de rede moderna que permite aos administradores usar software para definir e controlar o comportamento dos dispositivos de rede em vez de configurar esses dispositivos individualmente.

Muitas vezes, é emparelhado com a virtualização de funções de rede (NFV) para melhorar ainda mais a flexibilidade e a economia da rede. Além disso, permite a centralização da inteligência da rede, facilitando a solução de problemas e o monitoramento da rede.

Arquitetura do SDN

Uma arquitetura SDN normalmente inclui três camadas principais: plano de aplicativo, plano de controle e plano de dados.

1. Camada de Aplicação: Esta é a camada superior da arquitetura SDN, e é responsável por definir o comportamento desejado da rede. Os aplicativos nessa camada podem incluir ferramentas de engenharia de tráfego, políticas de segurança ou sobreposições de rede virtual.
2. Camada de controle: A camada de controle é responsável por implementar as políticas e regras definidas na camada de aplicação. Normalmente é implementado como um controlador central que se comunica com os dispositivos de rede no plano de dados.
3. Plano de dados ou camada de infraestrutura: essa camada consiste nos dispositivos de rede física, como switches e roteadores, que compõem o plano de dados. Esses dispositivos são responsáveis ​​por encaminhar o tráfego de rede pela rede.

As interfaces Northbound e Southbound são usadas para facilitar a comunicação entre as diferentes camadas da arquitetura. A integração dessas três camadas permite que a rede opere de maneira coordenada e eficiente.

Como SDN funciona?

Em uma rede SDN, o plano de controle e o plano de dados são separados. O plano de controle toma decisões sobre como o tráfego é encaminhado pela rede, enquanto o plano de dados é responsável por encaminhar o tráfego de acordo com essas decisões.

O plano de controle é implementado usando um controlador central, um aplicativo de software executado em um único servidor ou em um conjunto de servidores. O controlador mantém uma visão global da rede e usa essa visão para tomar decisões sobre como o tráfego deve ser encaminhado. Ele faz isso se comunicando com os elementos do plano de dados na rede, conhecidos como “elementos de encaminhamento” ou “interruptores”.

Esses switches em uma rede SDN são normalmente “abertos”, o que significa que podem ser controlados e programados por software externo em vez de serem codificados com um conjunto fixo de regras para encaminhamento de tráfego. Como resultado, o controlador pode configurar os switches para transmitir o tráfego da maneira desejada.

Para controlar os switches, o controlador se comunica com eles usando uma API southbound, um conjunto de protocolos e interfaces que o controlador pode usar para enviar instruções aos switches e receber informações de status deles. E o controlador usa APIs de direção norte para se comunicar com aplicativos e sistemas de nível superior que precisam usar a rede, como aplicativos em execução na nuvem.

Dessa forma, o controlador atua como o “cérebro” da rede, tomando decisões sobre como o tráfego deve ser encaminhado e comunicando essas decisões aos switches, que atuam como um “músculo” da rede, executando as instruções recebidas do controlador e encaminhar o tráfego de acordo.

Características do SDN

Existem vários recursos principais do SDN que o distinguem das arquiteturas de rede tradicionais:

• Flexibilidade: Alterações na rede podem ser feitas sem reconfigurar fisicamente os dispositivos, o que permite que os gerentes de rede reajam rapidamente aos requisitos e circunstâncias em evolução.
• Programabilidade: é possível controlar programaticamente o comportamento da rede usando APIs ou outras ferramentas de desenvolvimento de software. Isso torna mais fácil automatizar tarefas de rede e integrar a rede com outros sistemas.
• Abstração: Em uma arquitetura SDN, o plano de controle é separado do plano de dados, que encaminha o tráfego. Isso ajuda os engenheiros a alterar facilmente a forma como a rede opera sem afetar os dispositivos de tráfego de encaminhamento.
• Virtualização: Também permite a virtualização dos recursos de rede, permitindo que os administradores criem redes virtuais sob demanda. Isso pode ser particularmente útil em ambientes de computação em nuvem, onde a demanda por recursos de rede pode ser altamente dinâmica.

Além dos recursos listados acima, a principal vantagem de usar o SDN é que ele permite que as empresas simulem sua infraestrutura de rede física em software, reduzindo assim as despesas gerais de capital (CAPEX) e as despesas operacionais (OPEX).

Tipos de arquiteturas SDN

Em geral, diferentes tipos de redes podem exigir abordagens diferentes para SDN.

Por exemplo, uma grande rede corporativa com muitos tipos diferentes de dispositivos e uma topologia complexa pode se beneficiar de uma arquitetura SDN híbrida, que combina elementos de SDN centralizado e distribuído. Por outro lado, um projeto SDN centralizado pode funcionar bem para uma rede menor com menos dispositivos e uma topologia mais simples.

É importante avaliar cuidadosamente as diferentes opções e escolher a arquitetura que melhor atenda às necessidades da organização. SDN usa principalmente cinco modelos de arquitetura diferentes.

#1. SDN centralizado

Em uma arquitetura SDN centralizada, todas as funções de controle e gerenciamento são consolidadas em um único controlador central, o que permite aos administradores definir e controlar o comportamento da rede facilmente. Ainda assim, também pode criar um único ponto de falha.

#2. SDN distribuído

Neste tipo de arquitetura, as funções de controle são distribuídas entre vários controladores, melhorando a confiabilidade, mas tornando mais complexo o gerenciamento da rede.

#3. SDN Híbrido

O modelo de arquitetura SDN híbrido combina elementos SDN centralizados e distribuídos. Pode utilizar um controlador centralizado para algumas funções e controladores distribuídos para outras, dependendo das necessidades da rede.

#4. Sobreposição SDN

As arquiteturas de sobreposição usam tecnologias de rede virtual, como VXLAN ou NVGRE, para criar uma rede lógica sobre uma rede física existente. Isso permite que os administradores criem redes virtuais que podem ser facilmente criadas, modificadas e excluídas.

#5. Subjacente SDN

A arquitetura Underlay utiliza a infraestrutura de rede existente para suportar a criação de redes virtuais que podem usar tecnologias como MPLS ou roteamento de segmento para criar links virtuais entre dispositivos na rede.

Recursos de aprendizagem

Pode ser desafiador escolher os melhores recursos para aprender sobre conceitos relacionados a SDN, pois há muitas opções diferentes disponíveis. Portanto, pode ser útil experimentar alguns recursos diferentes para ver qual funciona melhor para você.

#1. SDN Crash Course Prático/Hands-on

Este é um curso oferecido na plataforma Udemy. Este curso é uma excelente maneira de obter experiência prática em programação de rede baseada em SDN e OpenFlow. Ele também abrange uma variedade de conceitos avançados do OpenFlow, como tabela de medidores (QoS) e tabela de grupos (balanceador de carga, sniffer).

Recomendamos vivamente este curso para quem procura aprender mais sobre SDN e as diferentes tecnologias envolvidas. Apenas o conhecimento básico de rede é suficiente para começar este curso.

#2. SDN: Redes Definidas por Software

Este livro discute principalmente as principais tecnologias e protocolos do SDN, incluindo OpenFlow, OpenStack e ONOS. Ele fornece exemplos detalhados de como essas tecnologias podem ser usadas para construir e gerenciar redes.

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Ele também fornece dicas úteis para configurar e gerenciar redes SDN, incluindo solução de problemas e considerações de segurança.

#3. SDN e NFV Simplificado

Este livro fornece uma visão geral abrangente de SDN e NFV, incluindo seus benefícios, tecnologias e aplicações. Ele também inclui exemplos do mundo real e estudos de caso para ajudar a ilustrar os pontos-chave e mostrar como essas tecnologias estão sendo usadas na indústria.

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Os autores fizeram um ótimo trabalho explicando os principais conceitos de SDN e NFV de maneira clara e concisa, tornando o livro acessível a leitores de todos os níveis de conhecimento técnico.

#4. Redes Definidas por Software

Este livro oferece uma introdução completa ao SDN do ponto de vista de indivíduos implementando e utilizando a tecnologia.

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Este livro é bastante útil para entender toda a arquitetura SDN, mesmo para iniciantes. Ele também discute como a rede é projetada usando padrões da indústria para um ambiente escalável.

#5. SDN e NFV: Essenciais

É um guia bem escrito e envolvente que fornece uma base sólida em SDN e NFV e é adequado para leitores de todos os níveis de especialização técnica.

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A melhor maneira de aprender sobre os conceitos SDN é obter experiência prática trabalhando com ferramentas e tecnologias SDN. Você pode tentar configurar um ambiente SDN simples usando ferramentas como Mininet e um controlador como RYU e experimentar controlar o tráfego de rede usando o software.

Empacotando

O SDN é útil no ambiente digital de hoje porque torna a rede mais flexível e eficaz.

Em redes tradicionais, o plano de controle e o plano de dados são fortemente acoplados, o que significa que as alterações no plano de controle também exigem alterações no plano de dados. Isso pode tornar difícil e demorado alterar a rede, especialmente em redes grandes e complexas.

Com SDN, o plano de controle é abstraído do plano de dados, o que torna mais fácil controlar e otimizar o comportamento da rede programaticamente. Isso pode ser especialmente útil em ambientes onde há necessidade de fazer alterações rápida e facilmente na rede, como em ambientes de computação em nuvem, onde as cargas de trabalho podem ser rapidamente provisionadas e desprovisionadas.

Espero que você tenha achado este artigo útil para aprender sobre SDN e sua arquitetura.

Você também pode estar interessado em aprender sobre as melhores ferramentas de monitoramento de rede sem agente.