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VIRTUALIZACIÓN DE REDES Y SERVICIOS...

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VIRTUALIZACIÓN DE REDES Y SERVICIOS

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMAS COMPUTACIONALES CARRERA

ASIGNATURA REDES DE COMPUTADORAS

PROYECTO No. 1

VIRTUALIZACIÓN DE REDES Y SERVICIOS

GRUPO 1LS131

FECHA DE ENTREGA 29 DE NOV. DE 18

VIRTUALIZACIÓN DE REDES Y SERVICIOS

Contenido Tabla de ilustraciones...................................................................................................................2 Introducción.................................................................................................................................3 Virtualización De Redes Y Servicios..............................................................................................4 Virtualización de funciones de red (NFV).....................................................................................5 Descripción...................................................................................................................................6 Requerimientos de virtualización de redes y servicios.................................................................8 Tipos de Virtualización de redes.............................................................................................10 Programas para virtualizaciones.................................................................................................11 Packet Tracer..........................................................................................................................11 GNS3....................................................................................................................................12 VMware NSX...........................................................................................................................13 Citrix Hypervisor.........................................................................................................................14 Ventajas de la virtualización.......................................................................................................15 Desventajas de la virtualización.................................................................................................17 Conclusiones..............................................................................................................................18 Infografía....................................................................................................................................19

Tabla de ilustraciones Ilustración 1 Virtualización...........................................................................................................4 Ilustración 2 Topología de virtualización......................................................................................5 Ilustración 3 Redes virtualizadas..................................................................................................6 Ilustración 4 Diseño......................................................................................................................8 Ilustración 5 Arquitectura NFV.....................................................................................................9 Ilustración 6 Logo cisco...............................................................................................................11 Ilustración 7 Logo GNS3.............................................................................................................12 Ilustración 8 Interfaz GNS3.........................................................................................................12 Ilustración 9 Logo vmware.........................................................................................................13 Ilustración 10 vmware................................................................................................................13 Ilustración 11Citrix Hypervisor...................................................................................................14 Ilustración 12 Interfaz Citrix Hypervisor.....................................................................................14

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VIRTUALIZACIÓN DE REDES Y SERVICIOS

Introducción En la investigación que presentaremos a continuación hablaremos sobre la virtualización de redes y servicios, tocaremos puntos importantes como una definición de estas, además profundizaremos en los diferentes funciones y cuales son los servicios que nos ofrece cada una, también hablaremos de sus ventajas y desventajas. Mencionamos diferentes programas utilizados para crear virtualización de equipos para redes los hablaremos a continuación

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Virtualización De Redes Y Servicios La virtualización de redes permite adecuar las necesidades de red a esta nueva situación. La virtualización de las funciones de red consiste en centralizar en un software todos los servicios que se ejecutan tradicionalmente en el hardware de un CPD, es el caso del enrutamiento o la optimización WAN y Firewall. La virtualización de redes es un concepto de arquitectura de red y también la virtualización de funciones de red o NFV, que utiliza las tecnologías de virtualización de TI para virtualizar clases enteras de funciones de nodo de red en bloques de construcción que pueden conectarse, o encadenarse, para crear servicios de comunicación. La inmediatez que demanda el negocio requiere despliegues TI muy rápidos que las implantaciones tradicionales de redes son incapaces de satisfacer. Están basadas en modelos estáticos que impiden garantizar la fluidez de las aplicaciones, que cada vez más conviven en entornos físicos y de computación en la nube, el llamado cloud híbrido. La conectividad es clave al desplegar infraestructuras TI. De su calidad depende que haya una orquestación óptima entre todos los recursos que forman parte del CPD corporativo y puedan rentabilizarse al máximo. Por eso es tan importante su revisión y actualización continua. Los nuevos escenarios de soluciones Cloud Computing y Movilidad exigen una puesta al día de la red, y por esta razón consideramos necesario hablar acerca de Virtualización de Redes y SDN.

Ilustración 1 Virtualización

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Virtualización de funciones de red (NFV) La virtualización de funciones de red, denominada NFV es un marco de referencia general relacionado con la arquitectura de redes, orientado a virtualizar diferentes elementos dentro de las mismas. Este escenario se crea a partir de las necesidades dentro del mercado de las telecomunicaciones, en constante evolución, y que en los últimos años se ha encontrado ante la necesidad de utilizar arquitecturas más flexibles:  

Menor dependencia de fabricantes Estándares abiertos

A la vez que se mantienen los niveles de servicio y exigencia. Los diferentes proveedores de servicios entendieron la necesidad de evolucionar las redes, puesto que los requerimientos actuales, sobre todo en lo que a volumen de información y velocidad requerida se refiere, excedían el alcance de las redes “clásicas” Puede considerarse 2012 como el inicio oficial de NFV, a partir del whitepaper “Network Functions Virtualization” presentado en octubre de dicho año por miembros del ETSI en Alemania, relacionado con SDN y OpenFlow. En dicha presentación, se plantearon los siguientes puntos clave: 

Necesidades de diseño para nuevos equipamientos



Costes y restricciones físicas de fabricación



Alto nivel de conocimiento necesario para operar las soluciones propietarias de HW/SW



Complejidad HW en las soluciones de fabricante



Ciclo de vida muy corto, lo que hace mínima la vida útil de dicho hardware



El ciclo de producto comienza antes de haber podido comenzar el retorno de inversión

Este nuevo conjunto de necesidades desemboca en la creación de nuevas soluciones, más ágiles y efectivas, nacidas en este nuevo entorno y orientadas a la agilidad, escalabilidad y facilidad de implementación. El enfoque NFV se aleja de la concepción dependiente de varias plataformas hardware para dotar soluciones, pasando a un modelo de uso de plataformas estandarizadas que Ilustración 2 Topología de virtualización

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soporten soluciones virtuales que provean las soluciones de función de red requeridas.

Descripción La arquitectura relacionada con las “redes clásicas” es, en general, estática, puesto que tanto HW(Hardware de Red) como SW(Software de Red) están limitados e integrados de una forma predeterminada en la red; por el contrario, NFV permite que el software desarrollado se despliegue en diferentes plataformas, permitiendo múltiples puntos de gestión de la red. La idea subyacente pasa además porque dichos puntos sean estándar y compatibles para soluciones multivendor (de varios fabricantes). Para llegar a esta solución, es necesaria la creación de los elementos de función de red virtualizada VNF (Virtualized Network Functions). Cada VNF realizará una función de red como puede ser: 

Router



Switch



Firewall



Servidores



Etc

y la combinación de varias VNFs servirá para implementar el segmento de red virtualizado. Es importante destacar este punto, pues una VNF en sí misma no aporta una solución NFV, sino que es la agrupación de las mismas de manera ordenada la que permite obtener el resultado deseado. En general, la virtualización de elementos (utilizada para PCs y Servidores desde hace un tiempo a través de plataformas como VMWare), puede enfocarse hacia los siguientes elementos: 

Dispositivos de función de red: switches, routers, puntos de acceso a red, CPEs (Customer Premise Equipments).



Dispositivos de IT relacionados con red: firewalls, sistemas IDS (Intrusion Detection Systems), sistemas de gestión de dispositivos de red.

6 Ilustración 3 Redes virtualizadas

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

Almacenamiento enlazado a red: NAS (Network Attached Storage): servidores de archivos o bases de datos conectados a la red.

De esta manera se consigue sustituir elementos realmente complejos y especializados con sistemas equivalentes que se ejecutan sobre hardware genérico. Se pasa de soluciones aisladas, sin posibilidad de compartir recursos HW, a soluciones basadas en plataformas compartidas, que ofrecen flexibilidad e independencia de los diferentes fabricantes. Cada fabricante / desarrollador podrá ofertar diferentes VNFs, que los proveedores podrán combinar de forma que cubran la necesidad de la solución de la mejor forma posible. No obstante, deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones: 

Implementaciones multifabricante: COTS (Commercial off the Shelf, cualquier dispositivo)



Control de ciclo de vida e interacciones entre las diferentes funciones



Control de los recursos Hardware asociados



Monitorización del uso



Configuración de las diferentes VNFs



Necesidades de las interconexiones entre las entidades para poder asegurar el servicio



Interacción con OSSs y BSSs (sistemas de operación y facturación de los proveedores)

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Requerimientos de virtualización de redes y servicios Esta serie de requerimientos hacen necesaria una estandarización, que asegure que se cumplan ciertas condiciones asociadas al marco de trabajo, como por ejemplo:   

Hardware y sistemas de gestión independientes del fabricante Asegurar que la VNF no está personalizada para entornos particulares etc.

En general, se deben proveer pautas claras para que puedan desarrollarse tanto herramientas como HW lo suficientemente amplios para no implicar restricciones en las soluciones asociadas. Existen 3 criterios principales basado en NFV/SDN que son: 

Decoupling: Separación total de hadware y software



Flexibilidad: Implementación automatizada y escalable de funciones de red



Operaciones dinámicas: Control adecuado de los parámetros de operación de las funciones de red a través de control pormenorizado y monitorización del estado de la red.

Ilustración 4 Diseño

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De manera resumida, podríamos dividir el framework en 3 bloque principales, que se muestran y describen a continuación: Arquitectura básica framework NFV 

Network Functions Virtualization Infrastructure (NFVI): constituye la base general de la arquitectura; contiene el hardware para alojar las máquinas virtuales, el software que hace posible la virtualización y los propios recursos virtualizados.



Virtualized Network Function (VNF): utiliza las máquinas virtuales que ofrece el bloque NFVI, construyendo sobre ellas las funciones virtualizadas de red añadiendo el software necesario.



Management and Orchestration (MANO): MANO se define como un bloque separado dentro de la arquitectura, que interactúa tanto con NFVI como con VNF. Se delega en esta capa toda la gestión de los recursos de la capa de infraestructura (incluyendo la creación, borrado y reserva de espacio necesarios para la gestión de las diferentes máquinas virtuales).

Ilustración 5 Arquitectura NFV

Para asegurar un correcto funcionamiento de las soluciones, es necesario seguir algunas pautas básicas: 

Service chaining: cada VNF es modular es independiente, pero tiene limitaciones de funcionalidad si trabaja aislada. Debe asegurarse en todo momento que la interconexión de VNFs provee un servicio correcto, puesto que las soluciones dependerán de la conexión en cadena de varias VNF (de ahí el concepto de service chaining).



Management and Orchestration (MANO): asociado al bloque de arquitectura visto anteriormente, en la gestión y monitorización de la red se hace necesario un conjunto de herramientas que permita manejar el ciclo de vida completo de las aplicaciones relacionadas con las VNFs 9

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(creación, monitorización, service chaining, reubicación, apagado, facturación …) 

Arquitectura distribuida: como hemos visto, cada instancia VNF puede estar formada por varios componentes (denominados VNFCs, Virtual Network Function Component). Cada VNFC, y los posibles módulos que contenga, debe ser provisionado en hosts separados, asegurando de esta forma la redundancia y la escalabilidad del servicio.

Tipos de Virtualización de redes La virtualización de redes es la combinación de los recursos de red del hardware con los recursos de red del software en una única unidad administrativa. El objetivo de la virtualización de redes consiste en facilitar un uso compartido de recursos de redes eficaz, controlado y seguro para los usuarios y los sistemas. El producto final de la virtualización de redes es la red virtual. Las redes virtuales se clasifican en dos clases principales: externas e internas. Las redes virtuales externas constan de varias redes locales que el software administra como una única entidad. Las partes que componen las redes virtuales externas clásicas son el hardware de conmutación y la tecnología de software VLAN. Entre los ejemplos de redes virtuales externas, se incluyen las grandes redes corporativas y los centros de datos. Las redes virtuales internas constan de un sistema que usa zonas o máquinas virtuales configuradas en, al menos, una pseudointerfaz de red. Estos contenedores pueden comunicarse entre sí como si estuvieran en la misma red local, por lo que proporcionan una red virtual en un único host. Las partes que componen la red virtual son las tarjetas de interfaz de red virtual, o NIC virtuales (VNIC), y los conmutadores virtuales.

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Programas para virtualizaciones Packet Tracer Packet Tracer de Cisco es un programa de simulación de redes que permite a los estudiantes experimentar con el comportamiento de la red, Packet Tracer provee capacidades de simulación, visualización, evaluación y colaboración y facilita la enseñanza y aprendizaje de conceptos básicos de redes. Hay otros buenos simuladores de redes y cada uno tiene sus preferencias, pero ningún otro simulador que sea tan didáctico como el Packet Tracer, la manera en que podes visualizar la Ilustración 6 Logo cisco red como un todo ayuda en mucho a que los que están empezando tengan mayor visibilidad sobre el funcionamiento de la red, incluso sobre todas las capas del modelo OSI y no solamente las inferiores.

Características de Packet Tracer 

La versión actual soporta un conjunto de Protocolos de capa de aplicación simulados, al igual que enrutamiento básico con RIP, OSPF, y EIGRP.

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



Aunque provee una simulación de redes funcionales, en verdad, solamente utiliza un pequeño número de todas las características encontradas en el hardware real que este corriendo una versión actual del Cisco IOS. Packet Tracer no es adecuado para hacer una simulación de redes en producción, incluso porque la concepción del programa es para sea utilizado para las simulaciones de laboratorio de los estudiantes de CCNA y CCNP.

La Nueva Versión En su nueva versión se separó en dos “sub versiones”, una para los estudiantes y otra para los maestros, algunos nuevos equipos fueron adicionados, a ejemplo de un sniffer que ayuda mucho en momentos de entender como se arman los paquetes en detalle.     

Nuevos dispositivos: Cisco 819 router, Cell Tower, CO server, Sniffer. Nueva capacidad para agregar dispositivos directamente en la vista física. El servidor HTTP ahora soporta JavaScript y CSS. El servidor FTP puede manejar archivos utilizados en el servidor HTTP. Soporte de comandos IOS mejorado.

GNS3 Permite la combinación de dispositivos reales y virtuales, que se utilizan para simular redes complejas. Utiliza el software de emulación Dynamips para simular Cisco IOS . GNS3 o Graphical Network Simulator es un simulador de redes de código abierto diseñado para simular redes complejas de la forma más similar posible a como se harían en un entorno real. Es una herramienta gratuita ideal para administradores, ingenieros y aquellos que preparan certificados Juniper y Cisco. GNS3 utiliza los módulos Dynamips, VirtualBox y Qemu para poder ofrecer experiencias lo más reales posibles a los sistemas operativos de los diferentes routers y dispositivos de red. GNS3 es una herramienta multiplataforma con clientes adaptados para Windows, Linux y Mac.

Ilustración 7 Logo GNS3

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Ilustración 8 Interfaz GNS3

VMware NSX

VMware NSX Data Center es la plataforma de virtualización de redes para el centro de datos definido por software (SoftwareDefined Data Center, SDDC) que proporciona redes y seguridad completamente en software, separadas de la infraestructura física subyacente.

Ilustración 9 Logo vmware

NSX Data Center hace posible la Virtual Cloud Network para ofrecer conectividad integral y generalizada tanto para las aplicaciones como para los datos, independientemente de su ubicación. Es un contenedor de software que ofrece piezas de red lógica para cargas de trabajo conectadas. Estas redes lógicas se crean y administran de manera programática mediante el uso de la red física subyacente como un backplane de reenvío...