Advisor SDN

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Foco Conectividad

TecnologíaRedes, software

SectorOperadoras, Data Centers, gobierno y grandes corporaciones

GeografíaGlobal

AdvisorAnálisis independientes de tendenciastecnológicas para profesionales de TIC

SDNCómo el nuevo universo trazado por las redes definidas por software impactará en los negocios

Advisor SDN2Junio 2014

Sumario

Contexto 3

Concepto 4

Beneficios del SDN 6

Roadmap de adopción 8

Oportunidades y Desafíos 11

Conclusión 13

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Contexto El mercado de telecomunicaciones y tecnología de la información está pasando por un momento de gran transformación. El crecimiento explosivo del uso de dispositivos móviles y de las redes sociales, la adopción cada vez más frecuente de computación en nube y, en un futuro próximo, el uso masivo de sensores inteligentes en los más variados dispositivos, conectando prácticamente cualquier cosa a la red (creando la llamada “Internet de las Cosas” o IoT (“Internet of Everything”), han proporcionado nuevas oportunidades de negocios. Sin embargo, al mismo tiempo, ha traído enormes desafíos a los profesionales de telecomunicaciones y tecnología de información. Así, y entre los principales desafíos, está la modernización de las redes de telecomunicaciones.

La arquitectura actual es esencialmente basada en conceptos que nacieron en la década de 1950. A partir de ahí, diversos protocolos y componentes fueron agregados, de acuerdo a las necesidades que surgieron a lo largo del tiempo. Esa arquitectura de redes, a pesar de atender a las necesidades actuales, se volvió muy compleja, y de cierta manera, poco flexible para continuar evolucionando a la velocidad del surgimiento de nuevas aplicaciones que imaginamos para un futuro próximo. En otras palabras, a pesar de que la arquitectura de redes actual es bastante resistente, aparentemente, no es lo suficientemente escalable para las futuras necesidades.

Como respuesta a este desafío, diversos players del sector de telecomunicaciones y tecnología de la información, como fabricantes, investigadores y entidades de empadronamiento, empezaron a trabajar en una nueva arquitectura de redes, basada en patrones abiertos, significativamente menos complejos, más flexible, más eficiente y potencialmente más baratos. El resultado de ese trabajo es lo que llamamos redes definidas por softwares o, en inglés, SDN (Software Defined Networks).

Red

MovilidadIoT

Social Big Data

Cloud

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ConceptoEl principal cambio que trajo la nueva arquitectura es una alteración en la capa de la red en el que ocurre el control del tráfico. De acuerdo con el concepto original, SDN es una arquitectura que prevé la separación entre los planes de control (la inteligencia de un elemento de red, por ejemplo: el software responsable por definir los procesos de enrutamiento, la política de seguridad, la ingeniería de tráfico) y el plan de datos (responsable de envío de los paquetes, o sea, Forwarding Information Base). Mientras en la arquitectura tradicional los controles están a nivel de los elementos de red – y, por lo tanto, basados en sistemas propietarios desarrollados por los fabricantes de equipos -, el nuevo concepto “retira la inteligencia” del hardware, separando los planes de control y de datos. Así, los elementos de red pasan a ser responsables solo de encaminar físicamente los paquetes, mientras que todo el control del enrutamiento se realiza por medio de software, en una capa superior.

Como resultado, se logran redes menos complejas y al mismo tiempo más flexibles, cuyas políticas de tráfico pueden ser redefinidas rápidamente conforme surgen las demandas de negocios, en la capa de control, sin la necesidad de la configuración de cada switch y de cada router individualmente. Además, se torna posible la interacción de los aplicativos con los elementos de red, permitiendo que el comportamiento de

De acuerdo con el concepto original, SDN es una arquitectura que prevé la separación entre los planos de control y los planos dados por las redes de comunicación

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la infraestructura sea definido con base en la aplicación, trayendo al mundo de Networking conceptos que la virtualización llevó, hace algunos años, a los Data Centers.

Por lo tanto, fue creado el concepto de redes programables. A partir de esa arquitectura, los elementos de red (routers, switches, firewall, etc.) pasan a tener en su sistema operacional interfaces (APIs) que crearán la posibilidad que aplicaciones no desarrolladas por los fabricantes del hardware interactúen con el plan de control del sistema, tomando decisiones de ingeniería de tráfico basadas en patrones no usuales, tales como: temperatura, costo del link, consumo de energía, entre otros.

Por su parte, estudios de IDC indican que el mercado de SDN mueve, hoy, aproximadamente US$ 360 millones en todo el mundo. Sin embargo, la expectativa es que este monto pase ser a cerca de US$ 3,7 mil de millones en 2016, siendo el 58% de esa inversión relacionado a la infraestructura y al control de la red de datos. No es en vano que todos los principales proveedores de infraestructura de TIC ya estén diseñando sus estrategias y comiencen a posicionarse en ese escenario. Además de los grandes players, el momento incipiente del mercado ha atraído también diversos starts up, que buscan aprovechar la nueva tendencia.

SDNControlSoftware

Control Data Plane Interface(e.g., Open Flow)

* API (application programming interface)

API API*API

OpenFlow x Open DayLight

Una de las bases del concepto de SDN es el protocolo OpenFlow, propuesto por miembros de diversas universidades, como Stanford, Berkeley y MIT, como un lenguaje abierto y universal para la “comunicación” entre elementos de red, a partir de la creación de tablas de flujo dinámicas. Actualmente, muchos equipos son compatibles con el OpenFlow, popularizando el protocolo y viabilizando la expansión de las redes definidas por software.

Como alternativa al OpenFlow, diversos fabricantes crearon, en el 2013, una asociación llamada Open DayLight. Mantenida por Linux Foundation, se trata de un proyecto colaborativo cuya ambición es crear un controlador de red (elemento en la capa de control) standarizado, evitando así la fragmentación de los protocolos y softwares de redes, una de las principales preocupaciones a la hora de hablar de redes abiertas y programables.

Source: PromonLogicalis

Arquitectura de SDN (software defined network)

Application layer

Control layer

Infrastructure layer

Business Applications

Network Services

Network Device

Network Device

Network Device

Network Device

Network Device

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3.333 hours of effort

Source: HP

Legacy network human middleware can´t scale

10.000 provisions per day50.000users20 commands per change

200.000 ommands per day

1 minute per command

420 network admins

Time and resource intensive, not suited for cloud scale

X

X

and

Beneficios del SDN

Reducción de la complejidadUno de los principales problemas de la arquitectura de redes tradicional es la complejidad, generada principalmente por la necesidad de “apilamiento” de protocolos creados para atender a diversas demandas. Así, para cada alteración en la infraestructura son necesarias configuraciones en diversos niveles, en cada elemento. Con Software Defined Networking no hay necesidad de usar protocolos, ya que los controles no son hechos en el nivel de los equipos. Además, el SDN hace posible el desarrollo de herramientas que automatizan muchas actividades de gestión de la red que hoy es realizada manualmente. De esta manera, la complejidad de la red es reducida significativamente, posibilitando la reducción de la mano de obra, al mismo tiempo que disminuye la inestabilidad (causada por errores de configuración) y permite modelos de suministro mucho más ágiles.

Reducción de costosCon una infraestructura más simple no resulta difícil preveer la ecuación que lleva a la reducción de los gastos con mano de obra especializada: además de ser necesario un menor número

de profesionales, el nivel de especialización también es reducido con la independencia en relación a los grandes proveedores. El costo total de propiedad (TCO) y los costos operacionales de la infraestructura también son reducidos, proporcionando más economía a los administradores. En los Data Centers, esa reducción se refleja directamente en los costos de interface, permitiendo la adopción de velocidades mayores en el acceso, como 40G ethernet. Este tipo de velocidades permiten la reducción en la cantidad de interfaces, lo que resulta en una reducción de costos de cableado y OPEX.

Control centralizado y más granular Al mismo tiempo en que, por un lado, la arquitectura de las redes definidas por software garantiza el control centralizado de la infraestructura (permitiendo gerenciar múltiplos devices, de diferentes proveedores, a partir de un punto central), SDN también posibilita la aplicación de políticas en un nivel extremadamente granular. La combinación de estas dos características garantiza la agilidad y la flexibilidad de las redes basadas en la nueva arquitectura.

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Key SND Innovations: virtualization and application-level programmability

Source: ADVA

Deterministic behaviour,predictable performance,rapid convergence

Separation of data and control plane

Simplified planning,global optimization,off-line analysis

Flow oriented data plane

Sefure multi-tenancy & infrastructure sharing

Centralized management & control

Better machine &service mobility

HW abstraction and virtualization

Application-drivennetworking

Network programmability

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Disponibilidad, confiabilidad y seguridadGracias a su capacidad de definición de políticas y reglas específicas, en un nivel bastante granular, las arquitecturas SDN pueden garantizar mayor disponibilidad, confiabilidad y seguridad del ambiente, ya que se elimina la necesidad de configuración manual e individual a cada adición o cambio de elementos de red, reduciendo el riesgo de fallas y consecuentes indisponibilidades.

Agilidad en el desarrollo de aplicacionesUna de las características más aclamadas por sus defensores es la rápida respuesta de las redes basadas en software a las demandas de

negocios. Con una configuración más simple y control centralizado, los administradores de red consiguen adecuar la infraestructura conforme la necesidad del usuario final. La virtualización del ambiente de red permite aún la definición de políticas de tráfico – escalables y flexibles – basadas en la aplicación. La idea principal es permitir que alteraciones en las aplicaciones o nuevos deployments se reflejen directamente en la capa de red.

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Roadmap de adopción

A. Data CenterExiste una creciente percepción en el mercado que el ambiente que más se beneficiará del SDN es Data Centers. Con estructuras de procesamiento y almacenamiento virtualizados, la necesidad de cambios en la forma de administrar y estructurar las redes de Data Centers se torna latente. En comparación con los sistemas de gerencia hoy disponibles para los ambientes virtualizados de procesamiento y almacenamiento, las interfaces de gerenciamiento para redes pueden ser consideradas menos evolucionadas. Con comandos manuales, los sistemas de gerenciamiento y la capa de red no consiguen acompañar de forma automática los cambios dinámicos y movimientos de carga de trabajo que ocurren en las capas de procesamiento, almacenamiento y aplicaciones.

De esta forma, los Data Centers – y, en especial, aquellos que procesan enormes volúmenes de datos (como Google, Amazon etc.), los llamados MSDC (Massively Scalable Data Centers)– son los primeros en adoptar la nueva arquitectura. La principal razón para ello es que la computación en nube es una de las aplicaciones más impactadas positivamente por el concepto (ver box 3). Diferente del mundo cliente-servidor, en que la comunicación es bi-direccional entre dos puntos, en el mundo Cloud las aplicaciones necesitan acceder a múltiples bancos de datos y servidores, generando tráfico

en múltiples sentidos y ampliando la complejidad del ambiente (situación mitigada por SDN). La necesidad de crear esos ambientes multi-tenant escalables hizo que surjan implementaciones conocidas como Virtual Overlay Networks, basadas en protocolos como VxLAN y STT, que crean segmentos virtuales (overlays) arriba de la red física (llamada por algunos “underlay network”). Además de aumentar la escalabilidad, esas implementaciones permiten integrar o dar visibilidad entre la red física y las redes creadas por los servidores virtuales, permitiendo la movilidad entre redes físicas distintas, funciones cumplidas con más simplicidad por los SDNs.

El avance de la computación en nube en los Data Centers corporativos – con las Nubes privadas – sumado a las nuevas arquitecturas de información (Big Data) y la diseminación de BYOD (y la consecuente necesidad de ofrecer acceso a aplicaciones y datos corporativos desde cualquier lugar y por medio de cualquier dispositivo) viene alterando los patrones de tráfico también dentro de las empresas, haciendo que los Data Centers corporativos sean también prontamente impactados por SDN. Ese es el perfil de ambiente propuesto por los proveedores con las llamadas soluciones de Software Defined Data Centers (SDDC), las cuales incluyen procesamiento, almacenamiento y redes virtualizadas.

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Acerca de las redes virtualizadas es importante resaltar que, de manera diferente de lo que ocurre con los servidores, no significa necesariamente un aumento de la capacidad o la optimización del uso de la red, pero sí una mejor gerencia de los ambientes debido a la visibilidad y integración de las redes creadas por los servidores virtuales.

En resumen, en muchos casos, la estructura actual de las redes de Data Center no permite el crecimiento en la velocidad exigida por las demás capas (servidores, storage) y por la explosión en el número de aplicaciones y proyectos de computación en nube, lo que abre el camino para el desarrollo de SDN en ese ambiente. Sin embargo, es necesario tener en mente que no siempre las redes definidas por software tendrán sentido. Empresas en que la arquitectura de TI mantiene el modelo tradicional, y donde el impacto de temas como computación en nube, Big Data y BYOD aún es bajo, no tendrán ventajas directas en este momento con la adopción de SDN.

En términos técnicos, las soluciones de SDN para data center se dividen en tres grupos:

SDN standard: son las soluciones que presentarán las funcionalidades más básicas de SDN, generalmente están basadas en switches simples de Data Center (white boxes) con conexión a plataformas básicas (usualmente Open source), como Openflow. Serán usadas principalmente por los Data Centers de grande capacidad (MSDC).

SDN como virtualización de la red: estas soluciones formarán parte de lo que el mercado pasó a llamar de Software Defined Data Center. En este caso, la solución de SDN tendrá visibilidad desde la capa de red hasta la capa de los servidores virtuales.

SDN como elemento de integración entre redes y aplicaciones: estas soluciones pueden ser consideradas como una evolución del modelo de SDN, ya que se utilizan la misma arquitectura pero con una amplitud de visibilidad que va desde los servidores físicos hasta la capa de aplicaciones.

Top 5 Network Locations Operators Plan to Deploy SDN and NFV by 2014

Source: Infonetics Research

0% 20% 40% 60%

Within data centers

Between data centers

CDNs

Cloud services

Percent of Operators Planning to Deploy by 2014

Operations andmanagement

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B. Redes públicas Fuera del Data Center, las redes definidas por software tienen más sentido, por lo menos inicialmente, para proveedores de servicios, redes de misión crítica, empresas con demandas altamente variables estacionalmente y grandes corporaciones con amplia distribución geográfica. Proveedores de servicios y corporaciones con variación estacional de la demanda (como grandes minoristas, por ejemplo) tienden a beneficiarse de SDN, debido a la simpleza y la rapidez con que se consigue alterar las rutas que encaminan los paquetes y la arquitectura de la red en un ambiente virtualizado. A la vez, corporaciones con oficinas y sucursales distribuidas geográficamente tienen, en el control centralizado del ambiente, la principal ventaja de la nueva arquitectura.

Sin embargo, existe un nuevo mundo que se diseña y que pasa a depender de una serie de características que traen complejidad a las redes actuales y que son nativas en el SDN. Las redes de misión crítica (especialmente las redes de automatización) dependen de disponibilidad, agilidad, flexibilidad y seguridad (características

de las redes definidas por software). La evolución de ese ambiente son las llamadas “redes de sensores” y/o “redes de comunicación entre máquinas (M2M)”, que dan origen a Internet de las Cosas (cuya sigla en inglés es IoT).

En este nuevo ambiente, en que la latencia de las redes debe ser la menor posible, la disponibilidad debe ser casi del 100 % y en el que los sistemas de seguridad no pueden interferir en las operaciones normales, la migración hacia las redes definidas por software parece ser un camino natural.

Dando un paso más allá e imaginando un mundo en que los recursos computacionales de las “cosas” conectadas a Internet (TVs, autos, heladeras, medidores, semáforos, etc.) puedan ser combinados, de forma de crear una verdadera red de objetos con capacidad de procesamiento (usados para fines diversos), las redes definidas por software se tornan aún más relevantes, ya que la configuración tendrá que ser más simple y dinámica.

La adopción de la nueva arquitectura de redes basada en SDN abrirá nuevos horizontes para el desarrollo de aplicaciones que incluyan conectividad

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Cloud ComputingDiferente del mundo cliente-servidor, en que la comunicación es bidireccional entre dos puntos, en el mundo Cloud las aplicaciones necesitan acceder a múltiples bancos de datos y servidores, generando tráfico en múltiples sentidos y ampliando la complejidad del ambiente. Entregar servicios de TI con agilidad y en el modelo “Self-Service” prepago por Cloud Computing exige que el procesamiento, almacenamiento y capacidad de red sean escalables.

Oportunidades y Desafíos La adopción de la nueva arquitectura de redes basada en SDN abrirá nuevos horizontes para el desarrollo de aplicaciones que envuelvan la conectividad – en 2021, según la consultora Analysys Mason, habrá más de 2 mil de millones de conexiones globales para un poco más de 100 millones registrados en 2011. En este escenario, fabricantes de equipos de redes, desarrolladores de software, integradores de sistemas y prestadores de servicios deberán readecuar sus portafolios para atender a un mercado cada vez más dinámico.

Entre las oportunidades que se puede vislumbrar para los Data Centers, por ejemplo, se encuentra la oferta de hospedaje de servidores con aplicativos legados (sin soporte por los standards actuales de redes), gracias al uso de conectores específicos para SDN, o nubes globales con cualidad de servicios diferenciados (ancho de banda, latencia, disponibilidad, etc.).

Aplicaciones

MovilidadNo resulta una novedad que los usuarios corporativos están demandando más movilidad, exigiendo la posibilidad de acceder a sistemas e informaciones en cualquier momento, en cualquier lugar y usando cualquier dispositivo, incluido su teléfono personal. Este cambio de comportamiento de los usuarios está alterando también los patrones de tráfico en las redes y en los Data Centers.

Big DataEl gerenciamiento, almacenamiento y acceso a los datos corporativos viene cambiando significativamente en los últimos años. Al mismo tiempo en que el volumen de informaciones no-estructuradas aumentó exponencialmente, las arquitecturas de los Data Warehouses está cambiando, adaptándose a las nuevas necesidades y a las nuevas tecnologías propuestas por los proveedores. Esos cambios también demandan alteraciones en la arquitectura de las redes y en el standard de enrutamiento de los datos.

Internet of ThingsLas llamadas “Redes de sensores” y/o “Redes de comunicación entre máquinas (M2M)”, que darán origen a Internet de las Cosas (IoT, en la sigla en inglés), exigen que la latencia de las redes sea la menor posible, la disponibilidad debe ser cercana a 100% y que los sistemas de seguridad no interfieran en las operaciones normal. En ese contexto, características como disponibilidad, confiabilidad, flexibilidad y seguridad son fundamentales.

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Proveedores de servicios de telecomunicaciones podrán ofrecer sus redes para que utilities (proveedores de energía, agua y gas) implementen sus redes de sensores con características específicas programables en la red. Además, podrán crear nuevos modelos de negocio, como links de internet que funcionan solo dentro de una ventana de tiempo determinada, para replicación de Data Centers.

A su vez, fabricantes de Smart Devices (TVs, refrigeradores, sistemas de audio-video, etc.) tendrán la posibilidad de programar la red para proporcionar la interacción entre los dispositivos y crear servicios innovadores, por ejemplo: distribución de música, vídeo o hasta recetas culinarias utilizando la capacidad distribuida de procesamiento de esos equipos.

Finalmente, usuarios y desarrolladores de aplicaciones podrán innovar y crear diferenciales frente a la competencia sin preocuparse por eventuales limitaciones de las redes, una vez que las mismas podrán ser dinámicamente readecuadas.

Sin embargo, así como SDN se traduce en una serie de oportunidades y beneficios muy interesantes, la adopción de esa nueva tecnología podrá ser bastante desafiante. La migración para las redes definidas por software representa un cambio de paradigma, en un mercado tradicionalmente cerrado, compuesto por ‘cajas negras’ con las cuales la única forma de interacción se da por medio de protocolos

e interfaces específicos de la industria, y que forman un conjunto de siglas poco sonora para nuevos entrantes (SNMP, TACACS, ISUP, Gx, S11, etc.).

De manera análoga, la mano de obra de la industria también se especializó en dirección a esos mismos protocolos e interfaces, lo que puede traer dificultades solo con los skills de desarrollo de software (ahora extremadamente útiles), pero también en relación con la adaptación a una arquitectura más abierta y a la posibilidad de proyectar todo su ambiente de red teniendo la aplicación como elemento central. La misma “apertura” que es tan beneficiosa para el uso, necesita ser bien administrada y controlada para no inducir al caos en las empresas. Eso significa adaptar mecanismos y procesos de gestión similares a los adoptados en el segmento de desarrollo de software (como gestión de requisitos, modelado de software, metodologías de quality assurance, entre otros) a este nuevo mundo.

Finalmente, funciones y relaciones habituales entre las empresas del sector necesitarán adaptación para adecuarse a esta nueva realidad. Los clásicos papeles de responsabilidades de fabricantes de equipos, proveedores de software de gerenciamiento, integradores de sistema y prestadores de servicio sufrirán cambios que impactarán las dinámicas del sector y pueden cambiar la balanza de poder de la industria.

Cifras de IDC indican que el mercado de SDN mueve actualmente aproximadamente US$ 360 Millones en todo el mundo. La expectativa es que para 2016 pase a ser cerca de US$ 3,7 Billones, siendo 58% de esa inversión relacionada al control de las redes de datos.

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ConclusiónA pesar de ser un cambio de paradigma, la migración para la arquitectura de las redes definidas por software tiende a ser un camino natural, aunque lleve algún tiempo para que sea efectivamente absorbido por los proveedores y, principalmente, usuarios. Por ser un modelo aún muy nuevo, existen diversas alternativas posibles para su desarrollo, que pueden ir de SDN puro, propuesto por las universidades y entidades de investigación, a versiones creadas por grandes proveedores que combinan las arquitecturas actuales con el nuevo concepto de redes programables.

Pero, no hay dudas que sea una tendencia con una gran convocatoria técnica y tecnológica, y con la capacidad de alterar significativamente las dinámicas del mercado de tecnología de la información, pudiendo tornarse un divisor de aguas con las mismas proporciones de la virtualización de servidores o así también, de la llegada de la telefonía sobre paquetes.

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