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O que é NFV e como ela pode beneficiar sua empresa?


What’s network functions virtualization and how does it work?

SDxCentral notes that network functions virtualization (NFV) is defined by “the decoupling of network functions from proprietary hardware appliances” and using these functions as virtual machines (VMs).1 A network architecture concept, NFV uses IT virtualization technology to virtualize networks into building blocks that can connect or link up to produce communication services.

Techopedia defines NFV as a procedure that “increases and improves network function [and] managing networks”.2 NFV functions by changing how architect networks deliver network services, chaining together disparate classes of network nodes. It then creates a form of communication or makes certain information widely available to specific or general users.

It’s important to note that although networks are meant to be virtualized using NFV, network functions aren’t meant to be virtualized. Firewalls, traffic control, and virtual routing are three of the most common virtual network functions (VNFs). Other functions include working as an alternative to load balancers and routers.

NFV architecture

The European Telecommunications Standards Institute (ETSI) proposed the NFV architecture, which has helped to define the NFV implementation standards. In pursuit of improved stability and interoperability, these NFV architecture components were modeled on the implementation standards.

The following are the components of the NFV architecture:

  • VNFs. Software apps that generate network functions, including file sharing, Internet Protocol (IP) configuration and directory services.
  • Network functions virtualization Infrastructure (NFVI). These components work from a platform to support software that’s needed for running networking apps. They are made up of the following infrastructure components:
    • Compute
    • Storage
    • Networking
  • Management, automation and network orchestration (MANO). Supports the framework for provisioning new VNFs and controlling the NFV infrastructure.

Why use NFV for your enterprise?

As of 2018, most personal computers and mobile devices are constructed around the x86 family of instruction set architectures.3 Virtualized networking components (VNCs) are used by NFV to bolster a hardware-independent infrastructure. Virtualized resources, including the resources used for computing, storage and network functions, can be placed on x86 servers and similar types of commercial off-the-shelf (COTS) hardware.

Also, the data plane and control plane within the data center and outside networks can be virtualized with NFV.

What are the challenges of using NFV?

Three technology components make up the core challenges around using NFV. They consist of the following:

  1. The NFV manager (NFVM)
  2. VNFs
  3. The NFVI

These three components are so incredibly tightly bound together that they result in added complexity and difficulty when deploying NFV at scale.

During the second quarter of 2019, Lean NFV worked to resolve this issue and developed a different method for the NFV architecture. In its white paper, Accelerating Innovation with Lean NFV, the authors argue the issues that hinder NFV including the integration of existing computational infrastructure with the NFV manager and the need for coordination between various components of the NFV manager.4

The authors note that the three points of integration need to be simplified for innovation to be freely fostered on other elements of the NFV design.

There are different organizations currently competing against one another and working towards the goal of standardizing the NFV technology components. This lack of uniformity is one of the reasons for the complexity in these components. There has been no individual approach that’s worked for the whole industry and no standard that has been adopted or otherwise invested in.

 

What are the benefits of NFV?

There are plenty of reasons for organizations to use NFV, including the following benefits:

  • Better communication
  • Reduced costs
  • Improved flexibility and accelerated time to market for new products and updates
  • Improved scalability and resource management
  • Reduced vendor lock-in

Better communication and information accessibility

In addition to managing networks, NFV improves network function by transforming how the network architects generate network services. This process is performed by using an architectural and creatively designed method to link together different network nodes to produce a communication channel that can provide freely accessible information to users.

Reduced costs

Often used to great effect for decoupling network services, NFV can also be used as an alternative for routers, firewalls, and load balancers. One of the appeals of NFV over routers, firewalls, and load balancers is that it doesn’t require network proprietors to purchase dedicated hardware devices to perform their work or generate service chains or groups. This benefit helps to reduce the cost of operating expenses and allows work to be performed with fewer potential operating issues.

Improved scalability

Because VMs have virtualized services, they can receive portions of the virtual resources on x86 servers, allowing multiple VMs to run from a single server and scale better, based on the remaining resources. This advantage helps direct unused resources to where they’re needed and boosts efficiency for data centers with virtualized infrastructures.

NFV allows networks the ability to quickly and easily scale their resources based off of incoming traffic and resource requirements. And software-defined networking (SDN) software lets VMs automatically scale up or down.

Better resource management

Once a data center or similar infrastructure is virtualized, it can do more with fewer resources because a single server can run different VNFs simultaneously to produce the same amount of work. It allows for an increased workload capacity while reducing the data center footprint, powering consumption and cooling needs.

Flexibility and accelerated time to market

NFV helps organizations update their infrastructure software when network demands change, starkly reducing the need for physical updates. As business requirements change and new market opportunities open, NFV helps organizations to quickly adapt. Since a network’s infrastructure can be altered to better support a new product, the time-to-market period can be shortened.

Reduced vendor lock-in

The largest benefit of running VNFs on COTS hardware is that organizations aren’t chained to proprietary, fixed-function boxes that take truck rolls and lots of time and labor for deployment and configuration.

What’s the difference between NFV and SDN?

In the article “SDN vs. NFV: What’s the difference?” the author notes that the principle “similarity between [SDN] and [NFV] is that they both use network abstraction”.5 The author notes that “SDN seeks to separate network forwarding functions while NFV [abstracts them] and other network functions from the hardware [that they’re running on]”.5

Both NFV and SDN rely on virtualization for network design and infrastructure abstraction in software. Post-abstraction implementation is done using the underlying software on hardware devices and platforms.    

NFV and SDN are often used in tandem with one another and they do share some similarities. They are different in how they separate functions and abstract resources. Both NFV and SDN use commodity hardware and help create flexible, programable, and resource-efficient network architecture.

SDN helps create a network that can be centrally managed and programmed by separating network forwarding functions. NFV shifts network functions from hardware to software, bolstering SDN with infrastructure that SDN software can run on.

After SDN runs from NFV infrastructure, it forwards data packets from a single network device to a different network device. While this process occurs, the SDN’s networking control functions for applications, routing, and policy definitions run from a VM on the network. NFV provides general networking functions and SDN orchestrates networking functions for specific purposes, allowing behavior and configuration to be programmatically modified and defined.  

NFV and SDN take differing approaches when it comes to functions and resource abstractions. SDN abstracts switches, routers, and other physical networking resources, then shifts the decision-making onto a virtual network (VN) control plane. The control plane then chooses where to send the traffic, and the hardware directs and handles the traffic. The NFV approach strives to virtualize all physical networking resources under a hypervisor. This approach helps promote network growth without incorporating additional devices.

NFV and SDN can be used together, depending on what you want to accomplish, and both use commodity hardware. With NFV and SDN, you can create a network architecture that’s more flexible, programmable, and resource-efficient.5

NFV, SDN, and API

NFV is network component virtualization and SDN is the network architecture that puts automation and programmability into the network by decoupling network control and forward functions. When NFV virtualizes all the infrastructure in a network, SDN centralizes the network’s control, creating a network that uses software to construct, control and manage it.

An SDN controller, northbound application programming interfaces (APIs), and southbound APIs are often included with an SDN. With the controller, network administrators can see the network and decide on the policies and behaviors of the adjacent infrastructure. Northbound APIs are used by applications and services to inform the controller of what resources it needs. Southbound APIs help the network run smoothly by processing information about the network’s state from the infrastructure and forwarding it to the controller.

Resources

  1. What is NFV (Network Functions Virtualization)? Definition, SDxCentral, 26 August 2013.
  2. Network Functions Virtualization (NFV), Techopedia, 5 September 2018.
  3. A New Era In Servers Is Starting Now, The Next Platform, 7 June 2019.
  4. Accelerating Innovation with Lean NFV, Lean NFV, 2019.
  5. What is NFV?, Red Hat®.

 



O que é virtualização de funções de rede e como funciona?

A SDxCentral afirma que a virtualização de funções de rede (NFV) é definida pela “dissociação de funções de rede de dispositivos de hardware proprietários” e uso dessas funções como máquinas virtuais (VMs).1 Um conceito de arquitetura de rede, a NFV usa tecnologia de virtualização de TI para virtualizar redes em blocos de construção que podem se conectar ou se vincular para produzir serviços de comunicação. 

A Techopedia define a NFV como um procedimento que “aumenta e melhora a função da rede e a gestão de redes”.2 A NFV funciona mudando a forma como as arquiteturas de redes fornecem serviços de rede, encadeando classes diferentes de nós de rede. Em seguida, cria uma forma de comunicação ou torna certas informações amplamente disponíveis para usuários específicos ou gerais.

É importante observar que, embora as redes devam ser virtualizadas usando NFV, as funções de rede não devem ser virtualizadas. Firewalls, controle de tráfego e roteamento virtual são três das funções de rede virtual (VNFs) mais comuns. Outras funções incluem trabalhar como alternativa aos balanceadores de carga e roteadores.

Arquitetura da NFV

O Instituto Europeu de Padrões de Telecomunicações (ETSI) propôs a arquitetura de NFV, que ajudou a definir os seus padrões de implementação. Em busca de maior estabilidade e interoperabilidade, esses componentes da arquitetura de NFV foram modelados nos padrões de implementação.

A seguir estão os componentes da arquitetura de NFV:

  • VNFs. Aplicações de software que geram funções de rede, incluindo compartilhamento de arquivos, configuração de protocolo de Internet (IP) e serviços de diretório.
  • Infraestrutura de virtualização de funções de rede (NFVI). Esses componentes funcionam a partir de uma plataforma para dar suporte ao software necessário para executar aplicações de rede. Eles são compostos pelos seguintes componentes de infraestrutura:
    • Computação
    • Armazenamento
    • Rede
  • Gerenciamento, automação e orquestração de rede (MANO). Suporta a estrutura para provisionar novas VNFs e controlar a infraestrutura de NFV.

Por que usar NFV para sua empresa?

Desde 2018, a maioria dos computadores pessoais e dispositivos móveis são construídos em torno da família x86 de arquiteturas de conjunto de instruções.3 Componentes de rede virtualizados (VNCs) são usados pela NFV para reforçar uma infraestrutura independente de hardware. Os recursos virtualizados, incluindo os recursos usados para computação, armazenamento e funções de rede, podem ser colocados em servidores x86 e tipos semelhantes de hardware comercial pronto para uso (COTS). 

Além disso, o plano de dados e o plano de controle do data center e das redes externas podem ser virtualizados com NFV.

Quais são os desafios de usar NFV?

Três componentes de tecnologia compõem os principais desafios em torno do uso de NFV. Eles consistem no seguinte:

  1. O gerenciador de NFV (NFVM)
  2. VNFs
  3. O NFVI

Esses três componentes são tão unidos que resultam em maior complexidade e dificuldade ao implementar NFV em escala.

Durante o segundo trimestre de 2019, a Lean NFV trabalhou para resolver esse problema e desenvolveu um método diferente para a arquitetura de NFV. Em seu artigo, Acelerando a inovação com a Lean NFV, os autores discutem as questões que dificultam a NFV, incluindo a integração da infraestrutura computacional existente com o gerenciador de NFV e a necessidade de coordenação entre vários componentes do gerenciador de NFV.4

Os autores observam que os três pontos de integração precisam ser simplificados para que a inovação seja fomentada livremente em outros elementos do projeto da NFV.

Atualmente, existem diferentes organizações competindo entre si e trabalhando com o objetivo de padronizar os componentes da tecnologia de NFV. Essa falta de uniformidade é um dos motivos da complexidade desses componentes. Não houve uma abordagem individual que funcionou para todo o setor e nenhum padrão que tenha sido adotado ou investido de outra forma.

Quais são os benefícios da NFV?

Há muitas razões para as organizações usarem a NFV, incluindo os seguintes benefícios:

  • Melhor comunicação
  • Custos reduzidos
  • Maior flexibilidade e tempo de lançamento acelerado para novos produtos e atualizações
  • Melhor escalabilidade e gerenciamento de recursos
  • Bloqueio de fornecedor reduzido

Melhor comunicação e acessibilidade de informação

Além de gerenciar redes, a NFV melhora a função da rede transformando a forma como os arquitetos de rede geram serviços de rede. Esse processo é realizado usando um método de arquitetura e projeto criativo para conectar diferentes nós de rede para produzir um canal de comunicação que pode fornecer informações de livre acesso aos usuários.

Custos reduzidos

Geralmente usado com grande efeito para desacoplar serviços de rede, a NFV também pode ser usada como uma alternativa para roteadores, firewalls e balanceadores de carga. Um dos atrativos da NFV em comparação a roteadores, firewalls e balanceadores de carga é que ela não exige que os proprietários de rede comprem dispositivos de hardware dedicados para realizar seu trabalho ou gerar cadeias ou grupos de serviços. Esse benefício ajuda a reduzir o custo das despesas operacionais e permite que o trabalho seja executado com menos problemas operacionais em potencial.

Escalabilidade melhorada

Como as VMs têm serviços virtualizados, elas podem receber partes dos recursos virtuais em servidores x86, permitindo que várias VMs sejam executadas a partir de um único servidor e dimensionem melhor, com base nos recursos restantes. Essa vantagem ajuda a direcionar os recursos não utilizados para onde são necessários e aumenta a eficiência dos data centers com infraestruturas virtualizadas.

A NFV permite que as redes dimensionem seus recursos de maneira rápida e fácil com base no tráfego de entrada e nos requisitos de recursos. E o software de rede definida por software (SDN) permite que as VMs aumentem ou reduzam automaticamente.

Melhor gerenciamento de recursos

Depois que um data center ou infraestrutura semelhante é virtualizado, ele pode fazer mais com menos recursos porque um único servidor pode executar VNFs diferentes simultaneamente para produzir a mesma quantidade de trabalho. Ele permite uma maior capacidade de workloads ao mesmo tempo em que reduz a área ocupada do data center, o consumo de energia e as necessidades de resfriamento.

Flexibilidade e tempo acelerado para o mercado

A NFV ajuda as organizações a atualizar seu software de infraestrutura quando as demandas de rede mudam, reduzindo drasticamente a necessidade de atualizações físicas. À medida que os requisitos de negócios mudam e novas oportunidades de mercado se abrem, a NFV ajuda as organizações a se adaptarem rapidamente. Como a infraestrutura de uma rede pode ser alterada para oferecer melhor suporte a um novo produto, o período de lançamento no mercado pode ser reduzido.

Bloqueio de fornecedor reduzido

O maior benefício de executar VNFs em hardware COTS é que as organizações não estão presas a caixas de função fixa proprietárias, que levam muito tempo e trabalho para implementação e configuração.

Qual é a diferença entre NFV e SDN?

No artigo “SDN vs. NFV: qual é a diferença?” o autor observa que a principal “semelhança entre SDN e NFV é que ambas usam abstração de rede”.5 O autor observa que a “SDN procura separar as funções de encaminhamento de rede enquanto a NFV abstrai-as e outras funções de rede do hardware em que estão sendo executadas”.5

Tanto a NFV quanto a SDN contam com virtualização para projeto de rede e abstração de infraestrutura em software. A implementação pós-abstração é feita usando o software subjacente em dispositivos e plataformas de hardware.    

NFV e SDN são frequentemente usadas em conjunto e compartilham algumas semelhanças. Elas são diferentes na forma como separam funções e recursos abstratos. Tanto a NFV quanto a SDN usam hardware de commodity e ajudam a criar uma arquitetura de rede flexível, programável e eficiente em termos de recursos.

A SDN ajuda a criar uma rede que pode ser gerenciada e programada centralmente, separando as funções de encaminhamento de rede. A NFV muda as funções de rede de hardware para software, reforçando a SDN com infraestrutura na qual o software da SDN pode ser executado.

Depois que a SDN é executada a partir da infraestrutura da NFV, ela encaminha pacotes de dados de um único dispositivo de rede para um dispositivo de rede diferente. Enquanto esse processo ocorre, as funções de controle de rede da SDN para aplicações, roteamento e definições de política são executadas a partir de uma VM na rede. A NFV fornece funções gerais de rede e a SDN orquestra funções de rede para fins específicos, permitindo que o comportamento e a configuração sejam modificados e definidos programaticamente.  

A NFV e a SDN adotam abordagens diferentes quando se trata de funções e abstrações de recursos. A SDN abstrai comutadores, roteadores e outros recursos de rede física e, em seguida, transfere a tomada de decisão para um plano de controle de rede virtual (VN). O plano de controle, então, escolhe para onde enviar o tráfego, e o hardware direciona e lida com o tráfego. A abordagem da NFV se esforça para virtualizar todos os recursos de rede física em um hipervisor. Essa abordagem ajuda a promover o crescimento da rede sem incorporar dispositivos adicionais.

A NFV e a SDN podem ser usadas juntas, dependendo do que você deseja realizar, e ambas usam hardware de commodity. Com a NFV e a SDN, você pode criar uma arquitetura de rede mais flexível, programável e eficiente em termos de recursos.5

NFV, SDN e API

A NFV é a virtualização de componentes de rede e a SDN é a arquitetura de rede que coloca automação e programabilidade na rede ao desacoplar o controle de rede e as funções de encaminhamento. Quando a NFV virtualiza toda a infraestrutura de uma rede, a SDN centraliza o controle da rede, criando uma rede que utiliza software para construí-la, controlá-la e gerenciá-la. 

Um controlador de SDN, interfaces de programação de aplicações (APIs) northbound e APIs southbound são frequentemente incluídos em uma SDN. Com o controlador, os administradores de rede podem ver a rede e decidir sobre as políticas e comportamentos da infraestrutura adjacente. As APIs northbound são usadas por aplicações e serviços para informar ao controlador quais recursos ele precisa. As APIs southbound ajudam a rede a funcionar sem problemas, processando informações sobre o estado da rede da infraestrutura e encaminhando-as para o controlador.

Fontes

  1. O que é NFV (Virtualização de Funções de Rede)? Definição (em inglês), SDxCentral, 26 de agosto de 2013. 
  2. Virtualização de Funções de Rede (NFV) (em inglês), Techopedia, 05 de setembro de 2018.
  3. Uma nova era nos servidores está começando agora (em inglês), The Next Platform, 07 de junho de 2019.
  4. Acelerando a inovação com a Lean NFV (em inglês), Lean NFV, 2019.
  5. O que é NFV?, Red Hat®.