3 Redes definidas por software, Software Defined Networking (SDN)
3.5 Protocolos SDN

La separación del plano de control y transmisión de datos - uno de los pilares centrales de SDN junto con la centralización de plano de control significa que hay una necesidad de protocolo de comunicación. En esta sección se presentan algunas de ellas, empezando por el más popular – OpenFlow (flujo abierto).

OpenFlow (flujo abierto)

OpenFlow es un estándar abierto desarrollado originalmente en las universidades y en la actualidad mantiene por la Open Network Foundation (ONF) Fundación Red Abierta [9] - un consorcio sin ánimo de lucro con la misión de comercializar y promover SDN basado en OpenFlow. ONF ha tenido un éxito espectacular, con OpenFlow es el protocolo más utilizado para la comunicación entre el plano de control y reenvío de datos plano - convirtiéndose en el estándar de facto. Sin embargo, esta campaña ONF llevó a muchos malentendidos haciendo indicar que OpenFlow es igual a SDN.

A pesar de las soluciones basadas en software de conmutación existentes que permiten la investigación de nuevos métodos y protocolos de red, la mayoría no proporciona el suficiente rendimiento computacional y / o densidades de puerto para experimentos a gran escala.

El más simple de los ejemplos son muchas implementaciones basadas en software abierto de enrutamiento o protocolos de conmutación que se ejecutan en ordenadores de propósito general con varias interfaces de red. Estas técnicas se pueden clasificar en el primer grupo que es el de falta de rendimiento, en comparación con los equipos de red dedicada. En el otro extremo del espectro se encuentran soluciones de investigación de redes basadas en hardware como la utilización de la tarjeta FPGA especializada NetFPGA para su procesamiento a velocidad de línea del tráfico.

La NetFPGA se utiliza principalmente en el ámbito académico y de prototipado rápido, ya que se limita a sólo 4 puertos por tarjeta.

Como se menciona en [10] estos factores son limitantes para los investigadores de redes académicas, con OpenFlow siendo un compromiso entre la generalidad de bajo rendimiento y la libertad de soluciones de investigación y muy modificable de alto rendimiento cerrada y no de equipos de redes de proveedores comerciales.

El protocolo OpenFlow define la interfaz de comunicación entre los dispositivos del plano de control y de expedición y lo que debe ser aplicado por ambos lados. Desde OpenFlow se proporciona un control muy granular en función de cada flujo, que permite a la red reaccionar a cambios en la topología, aplicación o usuario, en tiempo real.

El libro Blanco de la ONF [9] señala que las soluciones de enrutamiento de red clásicas actuales no son compatibles con el control en este nivel de la granularidad.

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Fig. 5 - Diagrama de flujo que detalla el manejo de paquetes en el switch lógico OpenFlow [11]

Cuando se recibe un paquete por el interruptor OpenFlow habilitado, se trata en la tubería de OpenFlow compuesta de una o más tablas de flujos, cada una con entradas que contienen normas y acciones a realizar en el paquete que pertenece a fluir. Si no se encuentra el emparejamiento del paquete en cualquier Mesa de flujo y la regla para enviar los paquetes desconocidos al regulador es puesta a punto, se envía al controlador. El controlador procesa el paquete y, o bien abandona el paquete o bien establece un nuevo flujo, mediante la creación de una nueva entrada en la tabla de flujo. El mecanismo de manejo de un paquete recibido en el interior del interruptor de OpenFlow está trazado en la Fig. 5.

ForCES

El protocolo de reenvío y control de separación de elementos (Forwarding and Control Element Separation (ForCES) [12] define un marco arquitectónico y protocolos asociados para estandarizar el intercambio de información entre el plano de control y el plano de reenvío en un elemento de red ForCES.

ForCES se refiere principalmente a la API / protocolo abierto que proporciona una clara separación entre los planos de control y de reenvío.

La principal fortaleza de ForCES radica en su modelo de reenvío de elementos que permite la descripción de nuevas funcionalidades del plano de reenvío sin cambiar el protocolo entre los planos de control y reenvío.

El desarrollo de ForCES está dirigido a dividir el dispositivo de red en los planos de control distinto y de reenvío. La motivación detrás de esto surgió del deseo de construir un plano de reenvío de elementos de red de componentes de hardware flexibles independientemente del plano de control. Esto da lugar a ForCES creando una nueva arquitectura para los dispositivos de red, mientras que OpenFlow tiene como objetivo crear una nueva arquitectura de red.

NETCONF

NETCONF es un protocolo de gestión de red que proporciona mecanismos para instalar de forma remota, manipular y eliminar la configuración de dispositivos de red.

El protocolo NETCONF protocolo en sí miso se divide en cuatro capas con un conjunto de operaciones de protocolo de base utilizando métodos RPC (Remote Procedure Call, llamada de procedimiento remoto) con parámetros de mensaje XML codificado.

Uno de los objetivos de NETCONF es proporcionar una interfaz de programación al dispositivo que sigue de cerca la funcionalidad de interfaz nativa del dispositivo.

A pesar de que fue desarrollado inicialmente como un sucesor de SNMP y de algunos de los protocolos de la CLI para la configuración de elementos de red, las capacidades NETCONF se pueden utilizar para crear una forma de SDN híbrido. Por otra parte, el apoyo NETCONF es un requisito para los dispositivos de red para que sean compatibles con una parte de OF-CONFIG de la especificación OpenFlow.

PCE-P

El Path Computational Element (PCE) (Elemento de ruta computacional) es una entidad que calcula rutas en nombre de los nodos de la red que pueden encontrar rutas óptimas para los tráficos MPLS y GMPLS P2P y P2MP de ingeniería label switched paths (LSPs) (caminos de conmutación de etiquetas).

PCE comunica entonces este camino de nodos de red con el protocolo de comunicación PCE. Por lo tanto, PCE también se puede percibir como extender las capacidades MPLS y GMPLS TE reduciendo la brecha entre SDN y el estándar MPLS / GMPLS.

Aunque PCE en sí mismo no se ha desarrollado principalmente como una tecnología que permite SDN, puede proporcionar lógicamente un modelo de gestión centralizado para las tecnologías existentes con un poco de mejora adicional.

Interfaz con el sistema de enrutamiento

Interface to the Routing System (I2RS) (interfaz con el sistema de enrutamiento) es uno de los enfoques más ambiciosos a SDN que todavía está en las primeras etapas, siendo desarrollado por el IETF. El I2RS es una interfaz de programación bidireccional para la comunicación entre el sistema de enrutamiento y aplicaciones - permitiendo supervisión de la red, la reserva de recursos y modificación de la configuración de enrutamiento. El I2RS se ocupa de la comunicación hacia y desde el sistema de enrutamiento, no es la intención proporcionar interfaces directas para el plano de reenvío, haciendo uso de los mecanismos existentes para distribuir rutas seleccionadas en plano de reenvío.

Cisco ONE (Cisco UNO)

A pesar de que Cisco es una parte de la Open Networking Foundation (fundación de redes abiertas) y está participando activamente en el desarrollo OpenFlow, no es el único proyecto SDN que se está trabajando. Una de sus alternativas propietarias es una red abierta para el Medio Ambiente Open Network Environment (Cisco ONE), que está proporcionando interfaz de programación para controlar directamente los equipos de Cisco. El componente clave de Cisco se trata de una plataforma ONE Platform Kit (onePK) - kit de desarrollo que incluye varias APIs de la plataforma, lo que permite un fácil desarrollo de aplicaciones de red mediante el acceso directo a los equipos de red a través de la capa de abstracción de red.

Nuage

En abril de 2013 Alcatel-Lucent puso en marcha la empresa spin-out Redes Nuage con el propósito de crear una solución SDN basado en su anterior Application Fluent Network (red fluída de aplicación), pero con la libertad de utilizar tecnologías alternativas frescas. El producto de este esfuerzo es Nuage Virtualized Service Platform (plataforma de servicios Nuage virtualizada), una solución de software que se centra en el problema de la virtualización de la red de centros de datos y proveedores de servicios cloud Cloud Service Providers (CSPs). Debido a que la VSP Nuage se implementa en software y utiliza VXLAN como la encapsulación a través de hipervisores, no es dependiente de un tipo o marca de interruptores TOR específico para funcionar.