Раскрытие функций виртуальных сетей (VNF): преобразование сетевых служб

Функции виртуальной сети (VNF) определяются как виртуальные формы сетевых служб, таких как межсетевые экраны и маршрутизация, реализованные в виде экземпляров программного обеспечения, а не проприетарных аппаратных устройств. Читайте дальше, чтобы узнать, как развивались сетевые сервисы и почему VNF сигнализируют о жизненно важном сдвиге в правильном направлении.

Эволюция сетевых сервисов

До 1990-х и начала 2000-х годов сетевые сервисы представляли собой монолитную, жесткую структуру. Существовали аппаратные решения, предназначенные для определенных функций, таких как маршрутизация, коммутация или межсетевой экран. Эти традиционные сетевые функции были основой коммуникационной инфраструктуры, но имели ряд ограничений.

Раньше расширение сети означало физическое расширение.

Вам нужно больше мощности? Вам придется инвестировать в дополнительное оборудование и физическое пространство, а также потратить драгоценное время на настройку и интеграцию этих новых компонентов в вашу сеть. Это был трудоемкий процесс.

Затем произошла революция: виртуализация сети . Теперь вы можете абстрагировать сетевые функции от оборудования, делая их более гибкими, масштабируемыми и эффективными. Функции виртуальных сетей, или VNF, стали основной движущей силой этой трансформации. Вместо того, чтобы полагаться исключительно на выделенное оборудование, вы можете развернуть виртуальные экземпляры сетевых функций на обычном оборудовании.

Итак, что же послужило причиной такого сейсмического сдвига в сторону VNF?

Ответ кроется в гибкости, масштабируемости и экономической эффективности. Благодаря VNF у вас есть возможность развертывать новые сервисы и масштабировать сеть на лету. Вам нужно больше пропускной способности? Хотите внедрить новую функцию безопасности? VNF помогает вам адаптироваться к меняющимся требованиям в режиме реального времени без каких-либо проблем или неудач.

Со временем появилось несколько типов VNF для управления различными видами сетевых сервисов:

• Брандмауэр (vFW) : фильтрует и контролирует сетевой трафик на основе политик безопасности, чтобы предотвратить несанкционированный доступ и защитить сеть от угроз.
• Балансировщик нагрузки (vLB) : распределяет входящий сетевой трафик между несколькими серверами или ресурсами для оптимизации производительности и обеспечения равномерного распределения рабочей нагрузки.
• Маршрутизатор (vRouter) : это устройство направляет трафик между сегментами сети или пунктами назначения на основе протоколов маршрутизации, обеспечивая эффективную передачу данных.
• Коммутатор (vSwitch) : это устройство пересылает пакеты данных между сетевыми интерфейсами или виртуальными машинами в одном сегменте сети, обеспечивая связь и поддерживая сетевые функции.
• Оптимизация WAN (оптимизация vWAN) : повышает производительность глобальной сети за счет уменьшения задержки, оптимизации использования полосы пропускания и увеличения скорости передачи данных.
• Система обнаружения вторжений/система предотвращения вторжений (IDS/IPS) : отслеживает сетевой трафик на наличие признаков вредоносной активности и принимает меры для предотвращения нарушений безопасности.
• Глубокая проверка пакетов (DPI) : анализирует содержимое сетевых пакетов на уровне приложений для идентификации и классификации трафика на основе протоколов, приложений или типов контента.
• Виртуальная частная сеть (VPN) . Устанавливает безопасные зашифрованные соединения через общедоступные сети, чтобы удаленные пользователи или филиалы могли безопасно получать доступ к корпоративным ресурсам.

Почему ВФН? Функции виртуальной сети и традиционные сети

А чем виртуализированные функции отличаются от традиционных? Проще говоря, традиционные сетевые функции подобны боксерам-тяжеловесам: мощные, но немного медлительные. Они привязаны к конкретному оборудованию, что ограничивает их гибкость и масштабируемость. И если вы когда-нибудь захотите выполнить обновление, вам придется быть готовым к простою и огромным расходам.

С другой стороны, виртуализированные функции подобны ловким гимнастам. Они легкие и маневренные и могут выполнять функции, о которых традиционные функции могут только мечтать. Поскольку они отделены от оборудования, вы можете легко их раскручивать, отключать и перемещать по сети. Нужно масштабировать по горизонтали? Просто добавьте больше виртуальных экземпляров. Это так просто.

Короче говоря, эволюция сетевых услуг связана с принятием изменений и продвижением инноваций. VNF представляют собой новый рубеж в сетевой архитектуре, предлагая беспрецедентную гибкость и эффективность.

Как работают VNF? 5 важных шагов

VNF работают в сетевой среде как программные экземпляры, которые копируют функциональность традиционных сетевых устройств. Их работа — обрабатывать и манипулировать сетевым трафиком через инфраструктуру. Вот разбивка необходимых шагов:

1. Прибытие и классификация пакетов.

Когда пакет попадает в сеть, он проходит через различные сетевые узлы, пока не встретит VNF. Первоначальная задача VNF — классифицировать пакет на основе информации его заголовка. Эта классификация определяет тип обработки и обращения, которому подвергнется пакет.

Ожидающим VNF может быть что угодно: от брандмауэров и балансировщиков нагрузки до маршрутизаторов и ускорителей WAN, и все это упаковано как виртуализированные экземпляры.

2. Проверка и обработка пакетов.

После классификации пакет проверяется и обрабатывается VNF. Это означает анализ содержимого пакета, полезных данных и метаданных для обеспечения соблюдения политик, применения мер безопасности или выполнения любых необходимых преобразований на основе предопределенных правил и конфигураций.

3. Оптимизация и обработка

После того как пакет тщательно проверен и очищен, наступает время оптимизации. Именно здесь ваши VNF творят чудеса, гарантируя, что пакет достигнет места назначения наиболее эффективно. Они могут сжимать данные, определять приоритетность определенных типов трафика или даже перенаправлять пакет по другому пути, чтобы избежать перегрузки.

4. Маршрутизация пакетов

После обработки и оптимизации VNF определяет подходящий путь маршрутизации для пакета на основе сетевых политик и соображений организации трафика. Затем он пересылает пакет по назначенному пути к месту назначения. Благодаря гибкости и интеллекту ваших VNF они были доведены до совершенства, обеспечивая бесперебойную и бесперебойную работу для вас и ваших пользователей.

5. Мониторинг и аналитика

На протяжении всего жизненного цикла обработки пакетов VNF генерируют данные телеметрии и показатели производительности, которые собираются и анализируются для мониторинга сети, устранения неполадок и оптимизации. Такая прозрачность операций VNF позволяет сетевым администраторам поддерживать работоспособность сети, обнаруживать аномалии и при необходимости точно настраивать сетевые конфигурации.

VNF абстрагируют сетевые функции от выделенных аппаратных устройств, обеспечивая гибкие, масштабируемые и автоматизированные сетевые операции.

Что такое архитектура VNF? Компоненты и модели развертывания

Типичная архитектура VNF должна вести себя как хорошо отлаженный механизм, точно настроенный для предоставления высокопроизводительных сетевых услуг с максимальной эффективностью. По своей сути он имеет набор основных компонентов, которые бесперебойно работают вместе, обеспечивая реализацию функций виртуализированной сети.

Во-первых, это менеджер VNF, центральная нервная система, питающая окружающую среду. Менеджер VNF занимается управлением жизненным циклом ваших VNF, от создания экземпляра до завершения и всего, что между ними. Он организует экземпляры VNF, настраивает их параметры и обеспечивает их совместимость с остальной частью вашей сетевой экосистемы.

Далее идет менеджер виртуализированной инфраструктуры (VIM). VIM отвечает за предоставление и управление виртуальными ресурсами, лежащими в основе ваших VNF, включая вычислительные ресурсы, ресурсы хранения и сетевые ресурсы.

Наконец, у вас есть граф пересылки VNF (VNFFG). VNFFG определяет логическую топологию ваших VNF и поток трафика между ними. Это похоже на план, указывающий вашим пакетам, куда и как туда добраться. Определив порядок и взаимосвязь VNF в графе, вы можете организовать сложные цепочки услуг, адаптированные к конкретным требованиям вашей сети.

Что касается моделей развертывания, ИТ-директора и сетевые менеджеры могут выбрать один из следующих вариантов:

• Одиночный экземпляр VNF. Это базовая модель развертывания. Вы запускаете один экземпляр VNF для выполнения определенной сетевой функции, например маршрутизации или межсетевого экрана. Это просто и понятно, и выполняет свою работу без излишеств и суеты.
• Несколько экземпляров VNF. Иногда одного VNF недостаточно. В этой модели вы развертываете несколько экземпляров одной и той же VNF для обработки увеличенной нагрузки трафика или обеспечения избыточности и высокой доступности. Эта модель обеспечивает отказоустойчивость за счет распределения обработки трафика по нескольким экземплярам VNF.
• Цепочка сервисов. Цепочка сервисов предполагает последовательное развертывание нескольких экземпляров VNF для создания пользовательских цепочек сервисов, адаптированных к конкретным требованиям сети. Каждый экземпляр VNF выполняет отдельную сетевую функцию, и трафик проходит через цепочку в соответствии с предопределенными политиками и конфигурациями.

В заключение: каково будущее VNF?

Функции виртуальных сетей составляют основу будущих сетевых инноваций. В условиях быстрого развития облачных вычислений предприятия переходят к облачным сетевым функциям (CNF), новому поколению виртуализации. Эта тенденция зависит от смелого пути, проложенного технологией VNF, которая освободила сетевые функции от дорогостоящего аппаратного обеспечения.