仮想ネットワーク機能 (VNF) の公開: ネットワーク サービスの変革

仮想ネットワーク機能 (VNF) は、ファイアウォールやルーティングなどのネットワーク サービスの仮想形式として定義され、独自のハードウェア アプライアンスの代わりにソフトウェア インスタンスとして実装されます。 ネットワーク サービスがどのように進化してきたのか、そしてなぜ VNF が正しい方向への重要な変化を示しているのかを学びましょう。

ネットワークサービスの進化

1990 年代から 2000 年代初頭まで、ネットワーク サービスはモノリシックで厳格な構造でした。 ルーティング、スイッチング、ファイアウォールなどの特定の機能に特化したハードウェア ベースのソリューションがありました。 これらの従来のネットワーク機能は通信インフラストラクチャのバックボーンでしたが、いくつかの制限がありました。

以前は、ネットワークをスケールアップするということは、物理的にスケールアップすることを意味していました。

もっと容量が必要ですか? より多くのハードウェアと物理スペースに投資し、これらの新しいコンポーネントの構成とネットワークへの統合に貴重な時間を費やす必要があります。 それは面倒なプロセスでした。

そして、ネットワーク仮想化という革命が起こりました。 ネットワーク機能をハードウェアから抽象化し、より柔軟でスケーラブルで効率的なものにすることができます。 仮想ネットワーク機能 (VNF) が、この変革の主な推進力として登場しました。 専用ハードウェアだけに依存する代わりに、汎用ハードウェア上でネットワーク機能の仮想インスタンスを起動できます。

では、何が VNF へのこの地殻変動を引き起こしたのでしょうか?

答えは、機敏性、拡張性、費用対効果にあります。 VNF を使用すると、新しいサービスを展開し、その場でネットワークを拡張できます。 より多くの帯域幅が必要ですか? 新しいセキュリティ機能を展開したいですか? VNF は、課題や後退なしに、進化する需要にリアルタイムで適応するのに役立ちます。

時間の経過とともに、さまざまな種類のネットワーク サービスを処理できるように、いくつかの種類の VNF が進化してきました。

• ファイアウォール (vFW) : セキュリティ ポリシーに基づいてネットワーク トラフィックをフィルタリングおよび制御し、不正なアクセスを防止し、ネットワークを脅威から保護します。
• ロード バランサー (vLB) : 受信ネットワーク トラフィックを複数のサーバーまたはリソースに分散して、パフォーマンスを最適化し、ワークロードを均一に分散します。
• ルーター (vRouter) : このデバイスは、ルーティング プロトコルに基づいてネットワーク セグメントまたは宛先間のトラフィックを誘導し、効率的なデータ送信を促進します。
• スイッチ (vSwitch) : このデバイスは、同じネットワーク セグメント内のネットワーク インターフェイスまたは仮想マシン間でデータ パケットを転送し、通信を可能にし、ネットワーク機能をサポートします。
• WAN の最適化 (vWAN の最適化) : 遅延の短縮、帯域幅の使用の最適化、データ転送速度の高速化により、WAN のパフォーマンスが向上します。
• 侵入検知システム/侵入防止システム (IDS/IPS) : ネットワーク トラフィックを監視して悪意のあるアクティビティの兆候がないか確認し、セキュリティ侵害を防止するための措置を講じます。
• ディープ パケット インスペクション (DPI) : アプリケーション層でネットワーク パケットの内容を分析し、プロトコル、アプリケーション、またはコンテンツ タイプに基づいてトラフィックを識別および分類します。
• 仮想プライベート ネットワーク (VPN) : パブリック ネットワーク上で安全な暗号化された接続を確立し、リモート ユーザーやブランチ オフィスが企業リソースに安全にアクセスできるようにします。

なぜ VFN なのか? 仮想ネットワーク機能と従来のネットワークの比較

では、仮想化された機能は従来の機能とどう違うのでしょうか? 簡単に言うと、従来のネットワーク機能はヘビー級のボクサーのようなもので、強力ではありますが、足が少し遅いのです。 これらは特定のハードウェアに関連付けられているため、柔軟性と拡張性が制限されます。 また、アップグレードしたい場合は、ダウンタイムと多額の出費を覚悟しなければなりません。

一方、仮想化機能は機敏な体操選手のようなものです。 これらは軽量で機敏で、従来の機能では夢見ることしかできなかった偉業を実行できます。 これらはハードウェアから切り離されているため、簡単に起動したり、破棄したり、ネットワーク内で移動したりできます。 水平方向に拡大縮小する必要がありますか? さらに仮想インスタンスを追加するだけです。 それはとても簡単です。

一言で言えば、ネットワーク サービスの進化とは、変化を受け入れ、イノベーションを先導することです。 VNF はネットワーク アーキテクチャの次のフロンティアを表し、比類のない柔軟性と効率を提供します。

VNF はどのように機能しますか? 5 つの重要なステップ

VNF は、従来のネットワーク アプライアンスの機能を複製するソフトウェア ベースのインスタンスとしてネットワーク環境内で動作します。 彼らの仕事は、インフラストラクチャを介したネットワーク トラフィックを処理および操作することです。 関係する手順の内訳は次のとおりです。

1. パケットの到着と分類

パケットがネットワークに入ると、VNF に到達するまでさまざまなネットワーク ノードを通過します。 VNF の最初のタスクは、ヘッダー情報に基づいてパケットを分類することです。 この分類により、パケットが受ける処理と処理の種類が決まります。

待機中の VNF には、ファイアウォールやロード バランサーからルーターや WAN アクセラレータに至るまで、あらゆるものが仮想化インスタンスとしてパッケージ化されています。

2. パケットの検査と処理

分類されると、パケットは VNF によって検査され、処理されます。 これは、パケットの内容、ペイロード、メタデータを分析して、ポリシーを適用したり、セキュリティ対策を適用したり、事前定義されたルールや構成に基づいて必要な変換を実行したりすることを意味します。

3. 最適化と処理

パケットが徹底的に検査され、消毒されたら、最適化の時間です。 ここで VNF が魔法を働き、パケットが最も効率的に宛先に到達するようにします。 データを圧縮したり、特定の種類のトラフィックを優先したり、輻輳を避けるために別のパスにパケットを再ルーティングしたりする場合もあります。

4. パケットルーティング

処理と最適化の後、VNF はネットワーク ポリシーとトラフィック エンジニアリングの考慮事項に基づいて、パケットの適切なルーティング パスを決定します。 次に、指定されたパスに沿ってパケットを目的の宛先に転送します。 VNF の俊敏性とインテリジェンスのおかげで、VNF は完璧に磨き上げられ、ユーザーとユーザーにスムーズでシームレスなエクスペリエンスを保証します。

5. 監視と分析

パケット処理ライフサイクル全体を通じて、VNF はネットワークの監視、トラブルシューティング、最適化のために収集および分析されるテレメトリ データとパフォーマンス メトリクスを生成します。 VNF の運用を可視化することで、ネットワーク管理者はネットワークの健全性を維持し、異常を検出し、必要に応じてネットワーク構成を微調整することができます。

VNF は、専用のハードウェア アプライアンスからネットワーク機能を抽象化し、柔軟でスケーラブルな自動化されたネットワーク運用を可能にします。

VNF アーキテクチャとは何ですか? コンポーネントと導入モデル

一般的な VNF アーキテクチャは、最大限の効率で高性能のネットワーク サービスを提供するために細かく調整された、十分に油を注いだマシンのように動作する必要があります。 その中核には、仮想化されたネットワーク機能を実現するためにシームレスに連携する一連の重要なコンポーネントがあります。

1 つ目は VNF マネージャーであり、環境に電力を供給する中枢神経系です。 VNF マネージャーは、インスタンス化から終了、およびその間のすべてに至るまで、VNF のライフサイクル管理を処理します。 VNF インスタンスを調整し、そのパラメータを構成し、ネットワーク エコシステムの他の部分と適切に連携できるようにします。

次は仮想化インフラストラクチャ マネージャー (VIM) です。 VIM は、コンピューティング、ストレージ、ネットワーク リソースなど、VNF を基盤とする仮想リソースのプロビジョニングと管理を担当します。

最後に、VNF 転送グラフ (VNFFG) が完成します。 VNFFG は、VNF の論理トポロジと VNF 間のトラフィック フローを定義します。 これは、パケットにどこにどのように到達するかを伝える青写真のようなものです。 グラフ内の VNF の順序と関係を定義することで、特定のネットワーク要件に合わせて調整された複雑なサービス チェーンを調整できます。

導入モデルに関しては、CIO とネットワーク管理者は次のオプションのいずれかを選択できます。

• 単一の VNF インスタンス:これは、基本的なバニラ展開モデルです。 VNF の単一インスタンスを起動して、ルーティングやファイアウォールなどの特定のネットワーク機能を処理します。 シンプルでわかりやすく、余計な手間をかけずに仕事をこなします。
• 複数の VNF インスタンス:場合によっては、1 つの VNF だけでは十分ではありません。 このモデルでは、同じ VNF の複数のインスタンスをデプロイして、増加したトラフィック負荷を処理したり、冗長性と高可用性を提供したりします。 このモデルは、トラフィック処理を複数の VNF インスタンスに分散することでフォールト トレランスを保証します。
• サービス チェーン:サービス チェーンには、複数の VNF インスタンスを順次展開して、特定のネットワーク要件に合わせたカスタム サービス チェーンを作成することが含まれます。 各 VNF インスタンスは個別のネットワーク機能を実行し、トラフィックは事前定義されたポリシーと構成に従ってチェーンを流れます。

結論: VNF の将来は何ですか?

仮想ネットワーク機能は、将来のネットワーク革新の基盤を形成します。 クラウド コンピューティングの急速な台頭により、企業は次世代の仮想化であるクラウドネイティブ ネットワーク機能 (CNF) に移行しています。 この傾向は、高価なハードウェアの依存関係からネットワーク機能を解放する VNF テクノロジーによって切り開かれた大胆な道筋にかかっています。