Virtualización de funciones de red para niños

La Virtualización de Funciones de Red, conocida como NFV (por sus siglas en inglés, Network Function Virtualization), es una forma moderna de organizar las redes de computadoras. Su objetivo es convertir diferentes partes de una red en programas de software, en lugar de que sean equipos físicos separados.

Esta idea surgió porque las empresas de telecomunicaciones necesitaban redes más flexibles y que no dependieran tanto de un solo fabricante. Las redes "clásicas" no podían manejar la enorme cantidad de información y la velocidad que se requiere hoy en día.

El concepto de NFV se presentó oficialmente en 2012, en un documento llamado "Network Functions Virtualization" por un grupo de expertos en Alemania.

En esa presentación, se destacaron varios problemas con las redes antiguas:

• Los equipos eran muy específicos y caros de fabricar.
• Se necesitaba mucho conocimiento para manejar los equipos de cada marca.
• Los equipos físicos se quedaban viejos muy rápido.
• Era difícil recuperar la inversión en hardware antes de que se volviera obsoleto.

Por eso, se buscaron soluciones más rápidas y eficientes, que pudieran crecer fácilmente y fueran más sencillas de instalar. NFV permite usar plataformas de hardware estándar para ejecutar programas que hacen las funciones de red, en lugar de depender de muchos equipos físicos diferentes.

¿Qué es la Virtualización de Funciones de Red (NFV)?

Las redes tradicionales suelen ser fijas, porque el hardware (los equipos) y el software (los programas) están muy unidos. En cambio, NFV permite que los programas de red funcionen en diferentes tipos de equipos. Esto hace que la red sea más flexible y se pueda controlar desde varios puntos, usando equipos estándar que funcionen con productos de distintas marcas.

Para lograr esto, se crean las Funciones de Red Virtualizadas (VNF, por sus siglas en inglés). Cada VNF es un programa que realiza una función específica de red, como un router (que dirige el tráfico), un switch (que conecta dispositivos) o un firewall (que protege la red). Al combinar varias VNF de forma organizada, se crea un segmento de red virtual. Una sola VNF no es una solución NFV completa; es la unión de varias lo que permite obtener el resultado deseado.

La virtualización, que ya se usa desde hace tiempo para computadoras y servidores (con programas como VMWare), se aplica en NFV a:

• Dispositivos de red: como switches, routers o puntos de acceso a internet.
• Dispositivos de seguridad: como firewalls o sistemas que detectan intrusiones.
• Almacenamiento en red: como servidores de archivos o bases de datos conectados a la red.

De esta manera, se reemplazan equipos complejos y especializados por programas que funcionan en hardware común. Esto cambia las soluciones aisladas, que no podían compartir recursos, por soluciones basadas en plataformas compartidas, que ofrecen más flexibilidad y no dependen tanto de un solo fabricante.

Cada empresa puede ofrecer diferentes VNF, y los proveedores de servicios pueden combinarlas para crear la mejor solución. Sin embargo, hay que considerar:

• Que funcionen bien productos de diferentes fabricantes.
• Controlar cómo se usan los recursos de hardware.
• Supervisar el uso de la red.
• Configurar las diferentes VNF.
• Asegurar que las VNF se conecten correctamente para dar el servicio.

Para que todo esto funcione bien, es necesario que haya reglas y estándares. Esto asegura que el hardware y los sistemas de gestión sean independientes de los fabricantes y que las VNF no estén hechas solo para un tipo de entorno.

El Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI) creó un grupo para NFV, basado en tres ideas principales:

• Separación: El hardware y el software están completamente separados.
• Flexibilidad: Las funciones de red se pueden instalar y escalar de forma automática.
• Control dinámico: Se pueden controlar y supervisar los parámetros de la red en detalle.

Podemos dividir el sistema NFV en tres partes principales:

Arquitectura básica del sistema NFV

• Infraestructura de Virtualización de Funciones de Red (NFVI): Es la base. Incluye el hardware donde se alojan los programas virtualizados, el software que permite la virtualización y los recursos virtualizados.
• Función de Red Virtualizada (VNF): Son los programas que usan la infraestructura NFVI para crear las funciones de red virtualizadas.
• Gestión y Orquestación (MANO): Es el cerebro del sistema. Se encarga de gestionar todos los recursos de la infraestructura, como crear, borrar o reservar espacio para los programas virtualizados.

El sistema MANO es crucial porque tiene una visión completa de todo lo que sucede en la solución NFV. Es responsable de saber cómo se usa cada elemento, su estado y sus estadísticas. También puede conectarse con los sistemas de operación y facturación de las empresas.

Para que las soluciones NFV funcionen correctamente, se siguen algunas pautas:

• Encadenamiento de servicios (Service chaining): Cada VNF es independiente, pero para ofrecer un servicio completo, varias VNF deben conectarse en cadena. Es como unir piezas de un rompecabezas para formar una imagen.
• Gestión y Orquestación (MANO): Se necesitan herramientas para manejar todo el ciclo de vida de las VNF, desde su creación hasta su supervisión y apagado.
• Arquitectura distribuida: Cada VNF puede tener varios componentes. Estos componentes deben instalarse en diferentes equipos para asegurar que el servicio siempre esté disponible y pueda crecer.

En resumen, el proceso básico de NFV sigue un ciclo de operaciones:

Cómo funciona el proceso de NFV

Beneficios de la Virtualización de Funciones de Red

NFV ofrece muchas ventajas comparado con las redes tradicionales:

• Instalación más sencilla: Es más fácil instalar y modificar elementos de red.
• Despliegue más rápido: Se pueden activar nuevos servicios de red mucho más rápido, ya que se instalan programas en lugar de equipos físicos.
• Mayor capacidad de crecimiento: La red puede crecer mucho más sin necesidad de comprar tantos equipos nuevos.
• Independencia de fabricantes: No se depende de un solo fabricante, lo que reduce costos y permite innovar más rápido.
• Compatibilidad: Los estándares abiertos aseguran que diferentes elementos puedan funcionar juntos.
• Seguridad mejorada: Al tener una visión completa de la red, se puede mejorar la seguridad.
• Lanzamiento de productos más rápido: Las empresas pueden ofrecer nuevos servicios a sus clientes mucho antes.
• Desarrollo de software: Permite que más desarrolladores de software creen soluciones para redes.
• Ahorro de costos: Reduce tanto la inversión inicial como los gastos de operación.

Estas son algunas de las ventajas principales de NFV. Como es una tecnología relativamente nueva, es posible que en el futuro se descubran aún más beneficios.

¿Cómo se relaciona NFV con SDN?

SDN (por sus siglas en inglés, Software Defined Network, o Red Definida por Software) es un conjunto de técnicas que buscan simplificar la gestión de las redes. La idea es separar el "cerebro" de la red (el control, que es software) de la parte física (los equipos, que son hardware). Esto hace que la infraestructura física sea "invisible" para el usuario, y configurar los servicios de comunicación sea mucho más fácil.

NFV y SDN van de la mano. Mientras SDN se enfoca en hacer la red más programable, NFV se centra en convertir los dispositivos de red en programas que pueden ejecutarse en entornos virtualizados.

Aunque están relacionados, no son lo mismo:

Ambas tecnologías, junto con Ethernet, están cambiando las redes, especialmente en los centros de datos. Esto permite que los servicios de comunicación se parezcan más a los servicios en la nube.

Aunque pueden funcionar por separado, su combinación ofrece soluciones mucho más potentes. La gestión conjunta de SDN y NFV es ideal para manejar redes con equipos de diferentes proveedores.

La relación entre SDN y NFV, y la necesidad de sistemas abiertos que funcionen con cualquier fabricante, se puede ver así:

Cómo se relacionan NFV, SDN y los sistemas abiertos

Podemos decir que NFV es una aplicación importante de SDN en las redes grandes. Las principales empresas de telecomunicaciones están trabajando en esto para mejorar los servicios que ofrecen a sus clientes.

Ejemplos de uso de NFV

NFV tiene muchos usos, especialmente en relación con la computación en la nube (Cloud Computing), ya que los servicios de tecnología y comunicaciones se están moviendo cada vez más hacia este tipo de soluciones.

NFV puede adaptarse a los modelos de servicio en la nube, que son:

• IaaS: Infraestructura como Servicio (se alquila la infraestructura básica).
• SaaS: Software como Servicio (se usa un software a través de internet).
• PaaS: Plataforma como Servicio (una combinación de las anteriores).

Algunas implementaciones de NFV en estos modelos son:

NFVIaaS: Infraestructura de Virtualización de Funciones de Red como Servicio Aquí, se analiza cómo ofrecer soluciones que combinen la infraestructura como servicio (IaaS) y la red como servicio (NaaS). Los recursos compartidos serían la red física, el almacenamiento y la capacidad de procesamiento. En la nube, la ubicación de estos elementos es transparente, pero en NFVIaaS puede haber cierta dependencia geográfica.

VNFaaS: Función de Red Virtualizada como Servicio El objetivo principal es virtualizar los elementos de red que forman el servicio, especialmente para empresas grandes. Esto simplifica las configuraciones. Algunos de estos elementos son:

• Equipos de clientes de empresa.
• Routers de borde de proveedor.
• Firewalls de empresa.
• Sistemas de optimización de red.
• Sistemas de prevención de intrusiones.

VNPaaS: Plataforma de Red Virtualizada como Servicio Es similar a VNFaaS, pero con un alcance mayor. Mientras que VNFaaS se limita a configurar las instancias que ofrece el proveedor, VNPaaS permite a los usuarios incluir sus propias VNF, no solo las que les da el proveedor.

El futuro de NFV

La tecnología NFV es clave para el futuro de las comunicaciones y la tecnología, especialmente con la transformación digital que vivimos. Las tendencias actuales buscan velocidad, acceso a datos en cualquier lugar, seguridad y facilidad para compartir contenido.

El desarrollo completo de NFV se basa en dos pilares:

• La Nube (Cloud): El concepto de computación en la nube es fundamental para NFV. Aprovechando las tecnologías de virtualización de la nube, se crea un entorno ideal para desarrollar las VNF necesarias. La nube ofrece gran capacidad de procesamiento y alta disponibilidad, lo que asegura que los elementos de red funcionen correctamente. Además, los sistemas de gestión de la nube son perfectos para NFV, permitiendo crear automáticamente dispositivos virtuales y gestionar recursos.
• Hardware: La rápida evolución del hardware potente y económico también es vital. Hoy en día, hay muchos servidores estándar a bajo precio que usan componentes comunes. Los equipos de red antiguos, que usaban circuitos muy específicos, serán reemplazados por soluciones más competitivas en costos.

Con esta situación, parece claro que NFV y SDN marcarán el rumbo de las comunicaciones en el futuro.

Algunos estudios estiman que el mercado de NFV crecerá mucho en los próximos años. Por ejemplo, se predice que su valor podría alcanzar miles de millones de dólares, lo que demuestra la gran confianza de los especialistas en estas soluciones.

Véase también

En inglés: Network function virtualization Facts for Kids