Meu nome é Vinicius Alefe de Aquino sou estudante do 5º período do curso de Engenharia de Controle e Automação pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais. Neste trabalho estarei abordando as Redes Definidas por Sotware, explicando seu conceito, vantagens e aplicações.
RESUMO
Uma rede definida por software é um conceito de rede em que não se trabalha com um sistema de planejamento de controle de rede tradicional. A ideia central deste conceito é a aplicação do planejamento e controle da rede através da virtualização de seus dispositivos centralizando o controle da rede. Neste modelo pode-se obter um melhor gerenciamento de fluxo e a capacidade de automação aplicada à rede servindo assim de base para vários serviços de networking.
PROBLEMA
Naturalmente, estruturas de rede são definidas fisicamente através de dispositivos de hardware e, sendo assim, roteamento, encaminhamento e controle de tráfego são funções importantes exercidas por componentes que compõem a camada física das arquiteturas de rede. Conhecemos bem tais dispositivos: roteadores, switches, hubs etc. Entretanto, podemos também perceber a interdependência dos serviços fornecidos pelos dispositivos de hardware com a disponibilidade dos mesmos dentro da rede, evidenciando assim a inflexivel relação entre o plano de controle de rede e o plano de dados.
O plano de controle é o sistema pela qual a organização da rede é determinada, isto é, ele define os futuros roteamentos de pacotes na rede controlando e optimizando o fluxo de dados. O plano de dados, por sua vez, é o responsável pelo encaminhamento de pacotes transferindo-os para subsequentes nós de acordo com o roteamento feito pelo plano de controle.
Estando o plano de controle e de dados juntos a serem executados pelos dispositivos de hardware que compõem a rede, torna-se fácil perceber a fragilidade e ineficácia de um plano de controle implementado nestes moldes, visto que todo o trabalho de planejamento passa a ser não unificado e diretamente dependente de dispositivos que não têm acesso primário à topologia e operabilidade da rede, isto é, não têm um conhecimento geral da estrutura e condição de cada ramificação da rede em qustão.
SDN: A SOLUÇÃO
Diante de novas demandas de tráfego de dados e tendo em vista as fragilidades de um plano de controle oferecido por roteadores individuais de uma rede, uma solução viável e cada vez mais demandada no mercado são as Redes Definidas por Software (SDNs – Software Defined Networks ).
As SDNs são caracterizadas por quebrarem a barreira que impede a separação e realocação entre o plano de controle e plano de dados, não limitando o plano de controle à disponibilidade e operacionalidade dos componentes da camada física dispostos na rede e permitindo que vários switches se beneficiem de um mesmo plano de controle de rede.
FUNCIONAMENTO
Disponível em [1].
Isso tudo é possível através da virtualização dos dispositivos de roteamento e de sua centralização em um único controlador. Havendo um controlador central que tenha um acesso primário e global à rede, a criação de um plano de controle inteligente e eficaz torna-se possível.
O principal protocolo utilizado pelas SDNs é o OpenFlow que é o responsável pela manipulação de roteamento dos roteadores contidos na rede, sejam físicos ou virtuais, garantindo a aplicabilidade do plano de controle criado pelo controlador central SDN. Com base no protocolo OpenFlow, os elementos da rede encaminham os pacotes de acordo com um tabelamento de fluxo de dados definido pelo plano de controle.
O protocolo/modelo openFlow não é necessáriamente essencial, porém, como dito, é o principal protocolo aberto utilizado atualmente para redes SDN:
“Apesar do foco principal dos ambientes de Redes Definidas por Software hoje ser o modelo/protocolo OpenFlow e a forma como ele expõe os recursos do switch, há outras possibilidades de implementação de uma interface de programação que atenda os objetivos do paradigma. O paradigma SDN não se limita ao OpenFlow, nem o exige como elemento essencial.”[3]
Junto ao potocolo OpenFlow, é possível a utilização de várias ferramentas tais como a QFlow, Open vSwitch e FlowVisor, que permitem a criação de switchs virtuais e, assim, redes completamente virtuais e monitoramento dos recursos de rede para melhor distribiuilção entre as redes garantindo a qualidade do serviço, entre muitas outras aplicações. É importante notar que as redes virtuais criadas podem ser dispostas em hierarquias e gerenciadas de acordo com sua priorização na rede sem qualquer manutenção física de hardware.
Entretanto, a possibilidade de criação de um plano de controle eficaz é apenas um dentre os vário benefícios que as Redes Definidas por Software trazem aos sistemas de comunicação: a automação através da programabilidade do software de controle e a fácil capacidade de fornecimento de aplicações de rede tambem se destacam como pontos positivos adivindos da aplicação das SDNs.
APLICAÇÕES E VANTAGENS
As vantagens das SDNs sobre os modelos convencionais de arquitetura de rede são consideravelmente expressivas e se concentram na eficiência de controle de tráfego (que tem impacto direto na velociade de comunicação), na programação de aplicações, automações, centralização de controle, qualidade de serviço e fácil operabilidade. Sendo assim, as aplicabilidades das SDNs são inúmeras e variam desde as novas redes mobile de 5ª geração, IoT (internet das coisas), até redes baseadas em inteligência artificial. Desta forma, as perspectivas apontam para que as redes SDN se tornem cada vez mais populares e sejam a base dos futuros serviços de networking.
Atualmente, serviços e quipamentos de redes SDN já são ofertados por grandes empresas de tecnologia. Um exemplo de empresa que fornece tais serviços é a Cisco Systems que fornece aplicações e hardwares específicos para a utilização de SDN em data center, redes wirelles, entre outros [2].
CONSIDERAÇÕES FINAIS
As redes definidas por software, sendo um modelo alternativo às arquiterura de redes tradixionais, deixaram de ser um conceito abstrato e já se tornaram realidade em muitas aplicações de rede.
Por fim, vê-se neste trabalho que as redes de arquitetura SDN, tendo benefícios de grande impacto nas aplicações mais exigentes no que diz respeito à velocidade, gerenciamento de fluxo de dados e à automação de recursos e manutenção de redes, têm potencial para ser a base de grande parte dos serviços de networking modernos.
PERGUNTAS
1- Por qual motivo o plano de controle em uma rede definida por software é mais eficiente?
2-Arquiteturas SDN podem servir de base para quais modelos de rede?
REFERÊNCIAS
[1] M. Labraoui, M. Boc and A. Fladenmuller, “Self-configuration mechanisms for SDN deployment in Wireless Mesh Networks,” 2017 IEEE 18th International Symposium on A World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM), Macau, 2017. Disponível em: https://www.semanticscholar.org/paper/Self-configuration-mechanisms-for-SDN-deployment-in-Labraoui-Boc/76da8a40eb3e11e910359053afa4b2bdc64733c0.
[2]Cisco System, “Operational Efficiency through Automation”. Disponível em: https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/software-defined-networking/operational-efficiency.html
[3]Guedes, Dorgival & Vieira, Luiz & Vieira, Marcos & Rodrigues, Henrique & Vinhal Nunes, Rogerio. (2014). Redes Definidas por Software: uma abordagem sistêmica para o desenvolvimento de pesquisas em Redes de Computadores. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/260346033_Redes_Definidas_por_Software_uma_abordagem_sistemica_para_o_desenvolvimento_de_pesquisas_em_Redes_de_Computadores