Hybrid networking SDN y SD-WAN

Título:

Hybrid networking SDN y SD-WAN: interoperabilidad de arquitecturas de redes tradicionales y redes definidas por software en la era de la digitalización

Autor:

Salazar Chacón, Gustavo David

Otros autores / Colaboradores:

 Marrone, Luis Armando; [ Director/a] 

Temas:

REDES; 

URL:

https://doi.org/10.35537/10915/129910,

Palabras clave:

pruebas de concepto, controladores SDN , 

Nota de tesis:

Tesis (Doctorado en Ciencias Informáticas) - Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Informática, 2021.

Extensión:

1 archivo (25,3 MB) : il. col.

Resumen:

Desde hace una década, las redes de datos empresariales han experimentado una evolución vertiginosa dada por la adopción de modelos basados en la nube, contenedores y microservicios, primordialmente por que entregan mayor flexibilidad, efectividad y reducción de costos en cuanto a Tecnologías de la Información se refiere. Las redes de datos permiten que la información transmitida pueda llegar en cualquier momento a cualquier lugar, sin embargo, los requerimientos de usuarios y empresas actuales exigen cada vez una mejor respuesta de la infraestructura de telecomunicaciones. Esos requerimientos fueron más evidentes durante la época de pandemia COVID-19, llevándonos a una “Era de Datos y Sabiduría”, virtualidad y Transformación Digital, ya que la mayor parte de las actividades humanas y económicas dependen de una adecuada y segura transferencia de información sustentada por las redes de datos. Es así como los datos se convirtieron en el bien intangible más importante del siglo XXI. A medida que más dispositivos móviles 4G/5G-WiFi6E ingresan a la red, así como aplicaciones y servicios novedosos entran en funcionamiento, una mayor carga de envío y procesamiento se añade a la red, generando dificultades tanto en la administración y monitoreo, como en la configuración y restablecimiento en caso de fallas. Software-Defined Networking (o SDN por sus siglas en inglés), desde su creación y posterior adopción, ha prometido ser la solución a los problemas mencionados a través del uso de técnicas como programabilidad, Hardware Abierto con capacidades programáticas con P4, agilidad extrema, además del empleo de Interfaces Gráficas seguras que otorgan visibilidad total de la infraestructura. La presente tesis da un vistazo a la evolución de las redes de datos hacia el paradigma SDN y sus diversas adopciones (SD-Access, SD-Data Center y SD-WAN) con el fin de comprobar su facilidad de implementación, para lo cual se aborda los fundamentos de dichas tecnologías, partiendo de lo que implica el desacoplamiento del Plano de Control del Plano de Datos en equipos de red, hasta el concepto de cambio cultural y tecnológico denominado NetDevOps, imprescindible para que el ecosistema ágil SDN funcione de forma adecuada, atravesando por el análisis de protocolos estandarizados de próxima generación que permiten la implementación de estos entornos en redes reales: LISP, VXLAN, OMP y Segment-Routing, desarrollando a la par pruebas de concepto (PoCs) en ambientes de emulación y con equipos físicos, cerrando de esa manera el proceso investigativo que da validez a la integración de SDN basadas en programabilidad con redes tradicionales, siendo esa justamente la mayor contribución entregada por esta tesis.

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1. Introducción 
1.1 Publicaciones Científicas 
1.2 Objetivos y Aporte de la Investigación 
Objetivo General 
Objetivos Específicos 
Aporte de la Investigación 
1.3 Contexto y Estado del Arte de las Redes de Información y Datos: Transformación o Mutación Digital
1.4 Estructura de la Tesis Doctoral

2 Fundamentos de las Redes Definidas por Software 
2.1 Definición de SDN: Conceptualización, beneficios y posibles impactos en la Industria 
2.2 Arquitectura y Componentes básicos de SDN
2.3 Automatización, Orquestación y Programabilidad de las Redes: DevOps y Redes Basadas en Contexto 
2.3.1 El poder de la Automatización de Redes y NetDevOps
2.3.2 Application Programming Interfaces - APIs 
2.3.3 Herramientas para Automatización y Programabilidad de Redes: Ansible, Puppet, Chef y Netmiko-NAPALM-Nornir como Herramientas tipo Python Library 
2.4 Comparación entre SDN y otras formas de virtualización 
2.5 OpenDaylight Project y NFV 
2.6 Funcionamiento de las Redes SDN basadas en OpenFlow (Open Networking Foundation)
2.6.1 Proceso de Forwarding en OpenSDN 
2.6.2 Canal OpenFlow y Mensajes OpenFlow
2.6.3 Manejo de Mensajes OpenFlow 
2.6.4 Conexiones en el Canal OpenFlow 
2.7 Controladores SDN 
2.8 SDN como plataforma para la revolución de las tecnologías emergentes: IoT, Cloud y Digitalización
2.8.1 Fundamentos de NG-SDN: SDN de próxima Generación 
2.8.2 Programación en NG-SDN: P4 y Stratum

3 Redes Híbridas: Infraestructura Tradicional y SDN 
3.1 Segment-Routing (SR) y Grupo de trabajo SPRING en Redes Tradicionales y SDN, una alternativa a MPLS
3.1.1 Segment-Routing: Fundamentos y Origen 
3.1.2 Segment-Routing: Plano de Datos y Plano de Control 
3.2 Software-Defined Access/Software-Defined Branch y Software-Defined Data Center 
3.2.1 SD-Access/SD-Branch: Multidominios y Políticas comunes 
3.2.2 SD-Access/SD-Branch: Conceptualización y Arquitectura (Fabric de SD-Access mediante LISP) 
3.2.3 SD-Access: Roles 
3.2.4 SD-Data Center: Conceptualización e Importancia 
3.3 Software-Defined WAN: Propuesta de rediseño del transporte de información y control de camino en redes Underlay y Overlay 
3.3.1 SD-WAN: Rediseñando la WAN 
3.3.2 SD-WAN: Pronto ROI, Fabricantes y Mercado Mundial 
3.3.3 SD-WAN: Componentes de la Implementación tipo Viptela 
3.4 Redes Híbridas SDN: Relación del Networking Tradicional con SD-WAN 
3.4.1 Plano de Orquestación en SD-WAN: Plano faltante de la Red Tradicional
3.4.2 Generación de Túnel DTLS para el Plano de Control en SD-WAN 
3.4.3 Selección de Mejor Camino en SD-WAN

4. Simulación/Emulación de Redes SDN Híbridas
4.1 Emulación de Segment-Routing con MPLS de Plano de Datos
4.1.1 Topología y Emulación de SR-MPLS
4.1.2 Resultados de la Emulación de SR 
4.2 Emulación de LISP como Fabric de SD-Access
4.2.1 Topología y Emulación de LISP 
4.2.2 Resultados de la Emulación de LISP 
4.3 Emulación de Red OpenSDN Híbridas: SDN y Redes Tradicionales 
4.3.1 Instalación de Controladores SDN: ODL y ONOS 
4.3.2 Topología y Emulación de OpenSDN Híbrida 
4.3.3 Resultados de Emulación OpenSDN Híbrida 
4.4 Prueba de Concepto de NG-SDN 
4.4.1 Programación en P4 
4.4.2 Topología del PoC de NG-SDN: Programación en P4, YANG, OpenConfig-gNMI (Telemetría) y ONOS 
4.5 PoC de SD-WAN en EVE-ng 
4.5.1 Cisco DevNet Sandbox y dCloud 
4.5.2 SD-WAN en la vida real 
4.5.3 vManage REST-API 
4.5.4 Topología del PoC de SDWAN Viptela: Prueba de Concepto en EVE-ng
4.5.5 Capacidad de Monitoreo en PoC de SDWAN Viptela

5. Implementación de Red Prototipo SDN 
5.1 Hardware para redes SDN
5.1.1 Zodiac FX SDN Switch 
5.1.2 Zodiac WX SDN Wireless AP 
5.2 Topología de la Red SDN 
5.3 Resultados de Conectividad en Infraestructura SDN Física

Conclusiones de la Investigación

Estudios Futuros

Acrónimos 

Bibliografía