Odsłonięcie wirtualnych funkcji sieciowych (VNF): przekształcanie usług sieciowych

Wirtualne funkcje sieciowe (VNF) definiuje się jako wirtualne formy usług sieciowych, takie jak zapory ogniowe i routing, wdrażane jako instancje oprogramowania zamiast zastrzeżonych urządzeń sprzętowych. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak ewoluowały usługi sieciowe i dlaczego VNF sygnalizują istotną zmianę we właściwym kierunku.

Ewolucja usług sieciowych

Do lat 90. i początku XXI wieku usługi sieciowe miały charakter monolitycznych i sztywnych struktur. Istniały rozwiązania sprzętowe dedykowane konkretnym funkcjom, takim jak routing, przełączanie lub zapora ogniowa. Te tradycyjne funkcje sieciowe stanowiły podstawę infrastruktury komunikacyjnej, ale wiązały się z kilkoma ograniczeniami.

W przeszłości skalowanie sieci w górę oznaczało fizyczne skalowanie.

Potrzebujesz większej pojemności? Trzeba byłoby zainwestować w więcej sprzętu i przestrzeni fizycznej oraz poświęcić cenny czas na konfigurowanie i integrowanie tych nowych komponentów z siecią. To był uciążliwy proces.

Potem przyszła rewolucja: wirtualizacja sieci . Można teraz oddzielić funkcje sieciowe od sprzętu, czyniąc je bardziej elastycznymi, skalowalnymi i wydajnymi. Głównymi czynnikami napędzającymi tę transformację stały się wirtualne funkcje sieciowe, czyli VNF. Zamiast polegać wyłącznie na dedykowanym sprzęcie, można uruchomić wirtualne instancje funkcji sieciowych na sprzęcie standardowym.

Co zatem spowodowało tę sejsmiczną zmianę w kierunku VNF?

Odpowiedź leży w elastyczności, skalowalności i opłacalności. Dzięki VNF masz możliwość wdrażania nowych usług i skalowania sieci w locie. Potrzebujesz większej przepustowości? Chcesz wdrożyć nową funkcję zabezpieczeń? VNF pomaga dostosować się do zmieniających się wymagań w czasie rzeczywistym, bez żadnych wyzwań i niepowodzeń.

Z biegiem czasu ewoluowało kilka typów VNF do obsługi różnych rodzajów usług sieciowych:

• Zapora sieciowa (vFW) : Filtruje i kontroluje ruch sieciowy w oparciu o zasady bezpieczeństwa, aby zapobiec nieautoryzowanemu dostępowi i chronić sieć przed zagrożeniami.
• Moduł równoważenia obciążenia (vLB) : rozdziela przychodzący ruch sieciowy na wiele serwerów lub zasobów w celu optymalizacji wydajności i zapewnienia równomiernego rozkładu obciążenia.
• Router (vRouter) : To urządzenie kieruje ruchem pomiędzy segmentami sieci lub miejscami docelowymi w oparciu o protokoły routingu, ułatwiając wydajną transmisję danych.
• Przełącznik (vSwitch) : To urządzenie przekazuje pakiety danych pomiędzy interfejsami sieciowymi lub maszynami wirtualnymi w tym samym segmencie sieci, umożliwiając komunikację i obsługę funkcji sieciowych.
• Optymalizacja sieci WAN (optymalizacja vWAN) : Poprawia wydajność sieci WAN poprzez zmniejszenie opóźnień, optymalizację wykorzystania przepustowości i zwiększenie szybkości przesyłania danych.
• System wykrywania włamań/system zapobiegania włamaniom (IDS/IPS) : monitoruje ruch sieciowy pod kątem oznak złośliwej aktywności i podejmuje działania, aby zapobiec naruszeniom bezpieczeństwa.
• Głęboka inspekcja pakietów (DPI) : analizuje zawartość pakietów sieciowych w warstwie aplikacji w celu identyfikacji i klasyfikacji ruchu na podstawie protokołów, aplikacji lub typów zawartości.
• Wirtualna sieć prywatna (VPN) : ustanawia bezpieczne, szyfrowane połączenia w sieciach publicznych, aby umożliwić zdalnym użytkownikom lub oddziałom bezpieczny dostęp do zasobów firmy.

Dlaczego VFN? Funkcje sieci wirtualnej a sieci tradycyjne

A teraz, jak funkcje wirtualne wypadają w porównaniu z funkcjami tradycyjnymi? Mówiąc najprościej, tradycyjne funkcje sieciowe są jak bokserzy wagi ciężkiej – są potężni, ale nieco powolni na nogach. Są powiązane z konkretnym sprzętem, co ogranicza ich elastyczność i skalowalność. A jeśli kiedykolwiek będziesz chciał dokonać aktualizacji, będziesz musiał przygotować się na przestoje i ogromne wydatki.

Z drugiej strony funkcje wirtualne są jak zwinni gimnastycy. Są lekkie i zwinne i mogą dokonywać wyczynów, o których tradycyjne funkcje mogą jedynie marzyć. Ponieważ są oddzielone od sprzętu, można je łatwo rozkręcać, burzyć i przenosić w sieci. Chcesz skalować w poziomie? Po prostu dodaj więcej instancji wirtualnych. To takie proste.

Krótko mówiąc, ewolucja usług sieciowych polega na przyjmowaniu zmian i przewodzeniu innowacjom. VNF stanowią kolejną granicę w architekturze sieci, oferując niezrównaną elastyczność i wydajność.

Jak działają VNF? 5 kluczowych kroków

VNF działają w środowisku sieciowym jako instancje oparte na oprogramowaniu, które replikują funkcjonalność tradycyjnych urządzeń sieciowych. Ich zadaniem jest przetwarzanie i manipulowanie ruchem sieciowym za pośrednictwem infrastruktury. Oto zestawienie poszczególnych kroków:

1. Przybycie i klasyfikacja pakietu

Gdy pakiet wchodzi do sieci, przechodzi przez różne węzły sieci, aż napotka VNF. Początkowym zadaniem VNF jest klasyfikacja pakietu na podstawie informacji zawartych w jego nagłówku. Klasyfikacja ta określa rodzaj przetwarzania i obróbki, któremu zostanie poddana paczka.

Oczekującym rozwiązaniem VNF może być wszystko, od zapór ogniowych i modułów równoważenia obciążenia po routery i akceleratory sieci WAN, a wszystko to spakowane jako instancje zwirtualizowane.

2. Kontrola i przetwarzanie pakietów

Po sklasyfikowaniu pakiet jest sprawdzany i przetwarzany przez VNF. Oznacza to analizowanie zawartości pakietu, ładunku i metadanych w celu egzekwowania zasad, stosowania środków bezpieczeństwa lub wykonywania wszelkich niezbędnych transformacji w oparciu o wstępnie zdefiniowane reguły i konfiguracje.

3. Optymalizacja i przetwarzanie

Po dokładnym sprawdzeniu i odkażeniu pakietu przychodzi czas na optymalizację. To tutaj Twoje VNF wykorzystują swoją magię, aby zapewnić najskuteczniejsze dotarcie pakietu do miejsca przeznaczenia. Mogą kompresować dane, nadawać priorytety określonym rodzajom ruchu, a nawet przekierowywać pakiet inną ścieżką, aby uniknąć zatorów.

4. Trasowanie pakietów

Po przetworzeniu i optymalizacji VNF określa odpowiednią ścieżkę routingu dla pakietu w oparciu o zasady sieciowe i względy inżynierii ruchu. Następnie przekazuje pakiet wyznaczoną ścieżką do zamierzonego miejsca docelowego. Dzięki zwinności i inteligencji Twoich VNF zostały one dopracowane do perfekcji, zapewniając płynne i bezproblemowe działanie Tobie i Twoim użytkownikom.

5. Monitoring i analityka

Przez cały cykl życia przetwarzania pakietów VNF generują dane telemetryczne i metryki wydajności, które są gromadzone i analizowane w celu monitorowania sieci, rozwiązywania problemów i optymalizacji. Taki wgląd w działanie VNF umożliwia administratorom sieci utrzymywanie dobrego stanu sieci, wykrywanie anomalii i dostosowywanie konfiguracji sieci w razie potrzeby.

VNF wyodrębnia funkcje sieciowe z dedykowanych urządzeń sprzętowych, umożliwiając elastyczne, skalowalne i zautomatyzowane operacje sieciowe.

Jaka jest architektura VNF? Komponenty i modele wdrażania

Typowa architektura VNF musi zachowywać się jak dobrze naoliwiona maszyna, precyzyjnie dostrojona, aby zapewniać usługi sieciowe o wysokiej wydajności i maksymalnej wydajności. Jego podstawą jest zestaw niezbędnych komponentów, które płynnie ze sobą współpracują, ożywiając zwirtualizowane funkcje sieciowe.

Pierwszym z nich jest menedżer VNF, centralny układ nerwowy zasilający środowisko. Menedżer VNF zajmuje się zarządzaniem cyklem życia Twoich VNF, od utworzenia do zakończenia i wszystko pomiędzy. Organizuje instancje VNF, konfiguruje ich parametry i zapewnia ich dobrą współpracę z resztą ekosystemu sieciowego.

Następny jest zwirtualizowany menedżer infrastruktury (VIM). VIM jest odpowiedzialny za udostępnianie i zarządzanie zasobami wirtualnymi, na których opierają się Twoje VNF, w tym zasobami obliczeniowymi, pamięci masowej i sieciowymi.

Wreszcie masz wykres przekazywania VNF (VNFFG). VNFFG definiuje logiczną topologię sieci VNF i przepływ ruchu między nimi. To jak plan informujący pakiety, gdzie i jak się tam dostać. Definiując kolejność i relacje VNF na wykresie, możesz organizować złożone łańcuchy usług dostosowane do konkretnych wymagań sieci.

Jeśli chodzi o modele wdrażania, dyrektorzy ds. IT i menedżerowie sieci mogą wybrać jedną z następujących opcji:

• Pojedyncza instancja VNF: jest to podstawowy model wdrażania. Uruchamiasz pojedynczą instancję VNF do obsługi określonej funkcji sieciowej, takiej jak routing lub zapora sieciowa. Jest prosty i bezpośredni i wykonuje swoją pracę bez zbędnych dodatków i zamieszania.
• Wiele instancji VNF: Czasami jeden VNF po prostu nie wystarczy. W tym modelu wdraża się wiele instancji tego samego VNF, aby obsłużyć zwiększone obciążenie ruchem lub zapewnić nadmiarowość i wysoką dostępność. Model ten zapewnia odporność na awarie poprzez dystrybucję przetwarzania ruchu pomiędzy wieloma instancjami VNF.
• Łańcuch usług: Łańcuch usług obejmuje sekwencyjne wdrażanie wielu instancji VNF w celu tworzenia niestandardowych łańcuchów usług dostosowanych do konkretnych wymagań sieci. Każda instancja VNF pełni odrębną funkcję sieciową, a ruch przepływa przez łańcuch zgodnie z predefiniowanymi politykami i konfiguracjami.

Podsumowując: jaka jest przyszłość VNF?

Funkcje sieci wirtualnej stanowią podstawę przyszłych innowacji sieciowych. Wraz z szybkim rozwojem przetwarzania w chmurze przedsiębiorstwa przechodzą w kierunku natywnych funkcji sieciowych w chmurze (CNF), czyli nowej generacji wirtualizacji. Trend ten opiera się na śmiałej ścieżce wytyczonej przez technologię VNF, która uwalnia funkcje sieciowe od kosztownych zależności sprzętowych.