Rede definida por software
Rede definida por software

Rede Definida por Software

[note note_color=”#21ab5136″ text_color=”#2c2c2d” radius=”3″ class=”” id=””]Bem-vindo: este tópico faz parte do Capítulo 12 do curso Cisco CCNA 3, para um melhor acompanhamento do curso você pode ir para a seção CCNA 2 para orientá-lo durante um pedido.[/note]

Vídeo – Rede definida por software

Clique em Reproduzir para ver um vídeo sobre programação de rede, rede definida por software (SDN) e controladores.

Plano de controle e plano de dados

O tópico anterior explicou a infraestrutura de rede virtual. Este tópico cobrirá Rede definida por software (SDN). SDN foi explicado no vídeo anterior. Cobriremos mais detalhes aqui.

Um dispositivo de rede contém os seguintes planos:

  • Plano de controle – Normalmente considerado o cérebro de um dispositivo. É usado para tomar decisões de encaminhamento. O plano de controle contém mecanismos de encaminhamento de rota da Camada 2 e Camada 3, como tabelas de vizinhos de protocolo de roteamento e tabelas de topologia, tabelas de roteamento IPv4 e IPv6, STP e a tabela ARP. As informações enviadas para o plano de controle são processadas pela CPU.
  • Plano de dados – Também chamado de plano de encaminhamento, esse plano é normalmente a malha de switch que conecta as várias portas de rede em um dispositivo. O plano de dados de cada dispositivo é usado para encaminhar fluxos de tráfego. Roteadores e switches usam informações do plano de controle para encaminhar o tráfego de entrada para a interface de saída apropriada. As informações no plano de dados são normalmente processadas por um processador de plano de dados especial sem que a CPU se envolva.

Clique em cada botão para obter uma ilustração e explicação da diferença entre a operação de controle localizado em um switch de Camada 3 e um controlador centralizado em SDN.


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A figura ilustra como o Cisco Express Forwarding (CEF) usa o plano de controle e o plano de dados para processar pacotes.

CEF é uma tecnologia de comutação IP de camada 3 avançada que permite que o encaminhamento de pacotes ocorra no plano de dados sem consultar o plano de controle. No CEF, a tabela de roteamento do plano de controle preenche a tabela CEF Forwarding Information Base (FIB) no plano de dados. A tabela ARP do plano de controle preenche previamente a tabela de adjacência. Os pacotes são então encaminhados diretamente pelo plano de dados com base nas informações contidas na FIB e na tabela de adjacência, sem a necessidade de consultar as informações no plano de controle.

Cisco Express Forwarding
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SDN é basicamente a separação do plano de controle e plano de dados. A função de plano de controle é removida de cada dispositivo e é realizada por um controlador centralizado, conforme mostrado na figura. O controlador centralizado comunica as funções do plano de controle para cada dispositivo. Cada dispositivo agora pode se concentrar no encaminhamento de dados enquanto o controlador centralizado gerencia o fluxo de dados, aumenta a segurança e fornece outros serviços.

SDN e controlador central
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Plano de Gestão

Não é mostrado nas figuras o plano de gerenciamento, que é responsável por gerenciar um dispositivo por meio de sua conexão com a rede. Os administradores de rede usam aplicativos como Secure Shell (SSH), Trivial File Transfer Protocol (TFTP), Secure FTP e Secure Hypertext Transfer Protocol (HTTPS) para acessar o plano de gerenciamento e configurar um dispositivo. O plano de gerenciamento é como você acessou e configurou dispositivos em seus estudos de rede. Além disso, protocolos como o SNMP (Simple Network Management Protocol) usam o plano de gerenciamento.

Tecnologias de virtualização de rede

Mais de uma década atrás, a VMware desenvolveu uma tecnologia de virtualização que habilitava um sistema operacional host a oferecer suporte a um ou mais sistemas operacionais clientes. A maioria das tecnologias de virtualização agora é baseada nesta tecnologia. A transformação de servidores dedicados em servidores virtualizados foi adotada e está sendo rapidamente implementada em centros de dados e redes corporativas.

Duas arquiteturas de rede principais foram desenvolvidas para oferecer suporte à virtualização de rede:

  • Rede definida por software (SDN) - Uma arquitetura de rede que virtualiza a rede, oferecendo uma nova abordagem de administração e gerenciamento de rede que busca simplificar e agilizar o processo de administração.
  • Cisco Application Centric Infrastructure (ACI) - Uma solução de hardware especialmente desenvolvida para integrar computação em nuvem e gerenciamento de data center.

Os componentes do SDN podem incluir o seguinte:

  • OpenFlow - Esta abordagem foi desenvolvida na Universidade de Stanford para gerenciar o tráfego entre roteadores, switches, pontos de acesso sem fio e um controlador. O protocolo OpenFlow é um elemento básico na construção de soluções SDN. Pesquise OpenFlow e Open Networking Foundation para obter mais informações.
  • OpenStack - esta abordagem é uma plataforma de virtualização e orquestração projetada para construir ambientes de nuvem escaláveis ​​e fornecer uma solução IaaS. O OpenStack é frequentemente usado com Cisco ACI. Orquestração em rede é o processo de automatizar o provisionamento de componentes de rede, como servidores, armazenamento, switches, roteadores e aplicativos. Pesquise OpenStack para obter mais informações.
  • Outros componentes - Outros componentes incluem interface para o sistema de roteamento (I2RS), interconexão transparente de muitos links (TRILL), Cisco FabricPath (FP) e IEEE 802.1aq Shortest Path Bridging (SPB).
Tecnologias de virtualização de rede

Arquiteturas tradicionais e SDN

Em um roteador tradicional ou arquitetura de switch, o plano de controle e as funções do plano de dados ocorrem no mesmo dispositivo. As decisões de roteamento e encaminhamento de pacotes são de responsabilidade do sistema operacional do dispositivo. No SDN, o gerenciamento do plano de controle é movido para um controlador SDN centralizado. A figura compara as arquiteturas tradicional e SDN.

Compara arquiteturas tradicionais e SDN

O controlador SDN é uma entidade lógica que permite aos administradores de rede gerenciar e ditar como o plano de dados dos switches e roteadores deve lidar com o tráfego da rede. Ele orquestra, medeia e facilita a comunicação entre aplicativos e elementos de rede.

A estrutura SDN completa é mostrada na figura. Observe o uso de interfaces de programação de aplicativos (APIs) na estrutura SDN. Uma API é um conjunto de solicitações padronizadas que definem a maneira adequada de um aplicativo solicitar serviços de outro aplicativo. O controlador SDN usa APIs para o norte para se comunicar com os aplicativos upstream. Essas APIs ajudam os administradores de rede a moldar o tráfego e implantar serviços. O controlador SDN também usa APIs para o sul para definir o comportamento dos planos de dados em switches e roteadores downstream. OpenFlow é a API do sentido sul original e amplamente implementada.

Complete SDN framework

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