Les infrastructures de réseau dans le cloud

Implication de l’infrastructure réseau sur le cloud

Il y a quelques années, l’idée de base des réseaux définis par logiciel (SDN) a été popularisée. Le SDN a été conçu lorsque ses partisans ont observé que les fournisseurs de périphériques réseau étaient incapables de répondre au rythme de changement requis par l’industrie. Les dispositifs ne pouvaient être programmés que par l’intermédiaire de l’interface de ligne de commande ou à l’aide du protocole Simple Network Protocol, ce qui ne répondait pas aux exigences en constante évolution d’interfaces facilement accessibles, flexibles et conviviales pour les applications.

Certains ingénieurs de l’université de Stanford ont créé le protocole OpenFlow qui pouvait fonctionner avec une architecture composée d’un certain nombre de dispositifs contenant uniquement des plans de données pour répondre aux commandes qui leur étaient envoyées par un contrôleur logiquement centralisé qui détenait le plan de contrôle de ce réseau. Le contrôleur était responsable de la maintenance de tous les chemins du réseau, ainsi que de la programmation de tous les dispositifs du réseau qu’il contrôlait. Ces communications étaient l’essence même du protocole OpenFlow.

Infrastructure de réseau sur le cloud

OpenFlow a conduit à la conceptualisation du SDN. OpenFlow pouvait même « transmogrifier » ces plateformes pour en faire n’importe quel autre dispositif de réseau. Par exemple, des pare-feu ou des NAT. Ce changement tectonique dans l’industrie des réseaux a été bien documenté dans plusieurs livres. Ces ouvrages expliquent que le SDN va au-delà de la séparation des plans de contrôle et de données et ne se résume pas à un seul protocole. On pensait que le SDN concernait les problèmes de programmation des réseaux et que les solutions SDN nécessitaient un ensemble de protocoles. Depuis, les technologies SDN ont beaucoup progressé et sont maintenant déployées dans des réseaux de production.

Certains auteurs ont estimé que l’approche consistant à remplacer chaque élément du réseau par des machines sans cervelle risquait de ne pas être adaptée dans la pratique. Ces observations étaient fondées sur des préoccupations concernant les coûts d’investissement et d’exploitation liés à une approche « greenfield » qui exigeait des opérateurs de réseau qu’ils remplacent leurs équipements existants par des équipements plus récents afin de bénéficier des avantages du SDN. Cependant, de nombreux déploiements SDN actuels sont en fait des réseaux « brownfield » qui ont évolué en commençant par être « prêts pour le SDN » plutôt que d’avoir le SDN activé. Cela signifie que la plupart des équipements existants ont été préservés jusqu’à la fin de leur durée de vie prévue, tandis que les capacités SDN ont été lentement ajoutées de manière incrémentielle.
Même dans un passé récent, les fonctions réseau telles que les pare-feu et le cryptage ne pouvaient être exécutées que sur des dispositifs matériels dédiés, construits à cet effet. La virtualisation des fonctions réseau (NFV) a permis aux serveurs de commodité de les accomplir. Il en est résulté des avantages considérables comme la réduction des coûts et la rapidité du déploiement des services.

Dans un NFV, le système d’exploitation de la couche de virtualisation coordonne le calcul et le stockage. En outre, il peut connecter les ressources partagées entre les fonctions de réseau virtuelles (VNF) qui pourraient s’exécuter sur le même serveur physique. Le composant de gestion et d’orchestration (MANO) orchestre et administre les VNF. La demande de bande passante et de services réseau étant en constante augmentation, les fonctions virtuelles peuvent être déployées au bon moment et au bon endroit, selon les besoins.

Qu’est-ce que le NFV ? Comment a-t-elle été conceptualisée ?

La virtualisation des fonctions réseau (NFV) peut être conçue à partir de certains des concepts de base et principaux du SDN. Il peut s’agir de la séparation du plan de contrôle et du plan de données, de la centralisation logique, des contrôleurs, de la virtualisation du réseau (superpositions logiques), de la sensibilisation aux applications, du contrôle de l’intention des applications, et de bien d’autres choses encore, sur des plateformes matérielles facilement disponibles (Commercial Off-The-Shelf (COTS)). NFV a favorisé la conceptualisation de nouvelles méthodes pour soutenir l’interconnexion des éléments de service, et de techniques capables de faire face à ses exigences dynamiques et à leur montée et descente en charge.

La pression sur les opérateurs de réseaux s’est accrue en 2013 et s’est transformée en véritables défis pour leurs activités.

Ce qui a commencé comme une vidéo OTT (Over-The-Top) et des médias sociaux dans leur base de clients haut débit, s’est transformé en offres de services OTT. L’externalisation de l’informatique des organisations vers des fournisseurs de cloud a transformé ces nouveaux concurrents en partenaires informatiques plus pertinents.

Les opérateurs filaires ont dû faire face à des transitions importantes et longtemps retardées dans les services basés sur le cuivre.

Les opérateurs sans fil ont été confrontés à un changement d’architecture coûteux lors du passage au LTE pour répondre à la demande croissante de services de données. Les points de pression ici étaient la présence croissante du Wi-Fi entraînant une croissance exponentielle de la demande, tandis que la concurrence signifiait que les prix devaient baisser. Cela signifiait une pression accrue de la part des investisseurs des fournisseurs de services traditionnels pour augmenter l’agilité opérationnelle, en particulier autour de l’agilité des services (réduction des coûts par l’automatisation, le provisionnement juste à temps, la mise en commun des ressources, etc.) et de l’innovation pour éviter l’obsolescence. ) et de l’innovation pour éviter l’obsolescence. Deux résultats étaient visés : concurrencer la menace OTT et éviter d’être relégué au rang de simple fournisseur de transport, et fournir de nouvelles sources de revenus.

De nombreux opérateurs, dont les activités sont à la fois filaires et sans fil, ont dû se regrouper pour réduire leurs coûts et accroître leur efficacité. Les répercussions se sont traduites par une réduction des dépenses d’exploitation et d’investissement (OPEX et CAPEX).

Sur un autre front, les concepts de virtualisation ont évolué, passant des opérations de machines virtuelles centrées sur l’entreprise à des composants plus composables et évolutifs tels que les conteneurs dans les nuages publics et privés.

L’optimisation des performances de l’infrastructure de virtualisation a commencé à être massivement adoptée grâce à des efforts tels que la version d’Open vSwitch (OVS) d’Intel compatible avec le Dataplane Development Kit (DPDK), ce qui a permis d’augmenter plus facilement le débit des fonctions réseau virtualisées.

Le cloud computing a attiré de plus en plus d’entreprises. Outre la réduction des coûts COTS, cela a également créé un environnement propice à l’externalisation des services.

Avant d’explorer chacun de ces domaines pour visualiser leur combinaison formant la base de NFV, il convient de définir NFV. NFV est le processus de conception, de construction et de déploiement de services réseau à l’aide de composants logiciels virtualisés et de leur découplage du matériel d’exécution. NFV orchestre des services et/ou des composants de services virtualisés, ainsi que leurs contreparties physiques. Elle peut donc créer, déployer, intégrer, configurer, modifier et supprimer les services.

Infrastructure de réseau dans le cloud

SDN est un composant de NFV. Il est le catalyseur de la NFV, mais pas l’inverse. Avec l’avancée des techniques d’orchestration et de virtualisation dans le matériel COTS, la NFV entre progressivement en vogue. Les avantages conçus dans les réseaux de production sont nombreux aujourd’hui. Tout comme le changement provoqué par le plan de contrôle, les concepts et composants SDN poussent les fournisseurs de services à revalider les hypothèses de la méthode actuelle – fournir un plan de service, fournir des services en utilisant du matériel virtualisé, flexible et COTS. L’existence du SDN apporte la crédibilité nécessaire.

La virtualisation n’est pas une panacée pour tous les problèmes de déploiement de services et introduit en fait de nouveaux problèmes de fiabilité qu’un système d’orchestration de services doit atténuer. La virtualisation, comme tout outil, déployée sans discernement, peut produire des résultats désastreux. Si la virtualisation est essentielle pour la NFV, l’orchestration et l’intégration requises doivent avoir une portée qui inclut les plates-formes de services actuelles et futures entièrement intégrées. À cet égard, le SDN peut fournir une « colle » pour les intergiciels.

Malgré l’acceptation universelle du SDN dans le contrôle de la virtualisation des services, le type de point ou de points de contrôle continuera à faire l’objet de débats. Pour NFV, le débat se manifeste autour des points de contrôle sans état et des points de contrôle proxy, ou lorsque des métadonnées en ligne ou imputées sont employées.

Infrastructure de réseau dans le cloud

SDN est un composant de NFV. Il est le catalyseur de la NFV, mais pas l’inverse. Avec l’avancée des techniques d’orchestration et de virtualisation dans le matériel COTS, la NFV entre progressivement en vogue. Les avantages conçus dans les réseaux de production sont nombreux aujourd’hui. Tout comme le changement provoqué par le plan de contrôle, les concepts et composants SDN poussent les fournisseurs de services à revalider les hypothèses de la méthode actuelle – fournir un plan de service, fournir des services en utilisant du matériel virtualisé, flexible et COTS. L’existence du SDN apporte la crédibilité nécessaire.

La virtualisation n’est pas une panacée pour tous les problèmes de déploiement de services et introduit en fait de nouveaux problèmes de fiabilité qu’un système d’orchestration de services doit atténuer. La virtualisation, comme tout outil, déployée sans discernement, peut produire des résultats désastreux. Si la virtualisation est essentielle pour la NFV, l’orchestration et l’intégration requises doivent avoir une portée qui inclut les plates-formes de services actuelles et futures entièrement intégrées. À cet égard, le SDN peut fournir une « colle » pour les intergiciels.

Malgré l’acceptation universelle du SDN dans le contrôle de la virtualisation des services, le type de point ou de points de contrôle continuera à faire l’objet de débats. Pour NFV, le débat se manifeste autour des points de contrôle sans état et des points de contrôle proxy, ou lorsque des métadonnées en ligne ou imputées sont employées.

Les pour et les contre ?

Avantages de NFV

La mise en œuvre de NFV comme alternative à l’architecture standard présente de nombreux avantages. Certains d’entre eux sont présentés ci-dessous :

• Réduction des CAPEX et OPEX
• Plus grande facilité d’extension et de réduction du réseau
• Une plus grande agilité des services pour soutenir des déploiements de services plus rapides.
• Simplicité opérationnelle accrue
• Innovation plus rapide grâce à l’élimination du besoin de changement de matériel.
• Le NFV peut être un générateur de revenus viable.

« Bien que l’utilisation de la NFV pour influer de manière significative sur la vitesse des services pose encore des problèmes, la technologie peut déjà permettre d’offrir une nouvelle gamme de fonctions de service qui seront utilisées pour générer des revenus », selon Tom Nolle de CIMI Corporation.

Amélioration de la collecte de données, de l’analyse et des processus de prise de décision.

Inconvénients de NFV

NFV est basé sur SDN et présente donc les mêmes limitations. Comme le SDN, NFV doit encore évoluer pour gagner en fiabilité lorsqu’il est déployé au niveau de l’entreprise. Mais cela n’est pas si loin. Voici quelques-uns des autres défis spécifiques auxquels le NFV devra faire face à l’avenir :

• Coexister dans un environnement hybride intégré au cloud avec des dispositifs physiques.
• Contrairement aux environnements informatiques classiques, NFV nécessite de gérer l’informatique dans l’abstrait.
• NFV est plus dynamique que l’environnement traditionnel, avec la nécessité éventuelle d’évoluer tout en ajoutant de nouvelles fonctionnalités.
• NFV nécessite un réalignement des processus pour la gestion simultanée de l’infrastructure traditionnelle et virtuelle.

Relever les défis de la NFV

La transition vers la virtualisation de la fonction réseau prendra du temps. Dans certains cas d’utilisation, l’adoption pourrait être plus rapide, car il s’agit du besoin du moment. Les réseaux existants resteront probablement en place pendant un certain temps.

Afin de répondre aux exigences d’une transition vers la virtualisation, l’architecture doit fournir :

• Une prise en charge des changements dynamiques et en temps réel du réseau et des services en réponse aux événements du réseau.
• la séparation de la configuration du réseau et de la gestion de l’état du réseau
• la prise en charge d’une approche de modélisation des services de réseau
• Interfonctionnement avec les plateformes d’orchestration de réseau
• Interfonctionnement avec les contrôleurs SDN
• Infrastructure de réseau dans le nuageIl est également essentiel de bien planifier la stratégie de migration avant de commencer à déployer la virtualisation du réseau. Les réseaux des grandes entreprises trouveront ici davantage d’applications. Cela peut rendre le remplacement de l’infrastructure existante beaucoup plus complexe.

Une façon d’atténuer ce problème est d’adopter un environnement hybride dans lequel les capacités de réseau virtuel sont déployées dans les domaines où elles offrent la plus grande valeur perçue ou dans lesquels une mise à niveau de l’héritage est nécessaire.

Conclusion

L’infrastructure de réseau dans le nuage – NFV est un nouveau concept qui gagne rapidement en popularité. Il peut potentiellement relever bon nombre des défis des réseaux actuels et futurs. Cependant, comme pour tous les nouveaux concepts, il est suggéré d’examiner attentivement le nouveau cas et de l’adopter progressivement afin de vérifier la valeur qu’il apporte avant une adoption généralisée.