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Qu'est ce que la NFV et son avantage pour votre entreprise ?


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®.

 



Qu'est-ce que la virtualisation des fonctions du réseau et comment ça fonctionne ?

SDxCentral note que la virtualisation des fonctions du réseau (NFV) est définie comme « le découplage des fonctions du réseau des appareils matériels propriétaires » et l'utilisation de ces fonctions comme machines virtuelles (VM).1 Un concept d'architecture de réseau, la NFV utilise la technologie de virtualisation informatique pour virtualiser les réseaux en blocs de construction qui peuvent être connectés ou reliés pour créer des services de communication.

Techopedia définit la NFV comme une procédure qui « augmente et améliore la performance des réseaux [et] leur gestion ».2 La NFV modifie la manière dont les réseaux d'architecture fournissent des services réseau, en enchaînant des classes disparates de nœuds de réseau. Elle crée alors une forme de communication ou rend certaines informations largement disponibles pour des utilisateurs spécifiques ou généraux.

Il est important de noter que si les réseaux sont destinés à être virtualisés à l'aide de NFV, les fonctions du réseau ne sont pas destinées à être virtualisées. Les pare-feu, le contrôle du trafic et le routage virtuel sont trois des fonctions de réseau virtuel (VNF) les plus courantes. D'autres fonctions incluent le fonctionnement en tant qu'alternative aux équilibreurs de charge et aux routeurs.

Architecture de la NFV

L'Institut européen des normes de télécommunication (IENT) a proposé l'architecture de la NFV, ce qui a permis de définir les normes de mise en œuvre de la NFV. Dans le but d'améliorer la stabilité et l'interopérabilité, ces composants de l'architecture de la NFV ont été conçus sur la base des normes de mise en œuvre.

Les composants de l'architecture de la NFV sont les suivants :

  • VNF. Applications logicielles qui génèrent des fonctions réseau, notamment le partage de fichiers, la configuration du protocole Internet (IP) et les services répertoire.
  • Infrastructure de virtualisation des fonctions réseau (NFVI). Ces composants fonctionnent depuis une plateforme pour prendre en charge les logiciels nécessaires à l'exécution des applications de mise en réseau. Ils sont constitués des éléments d'infrastructure suivants :
    • Informatique
    • Stockage
    • Mise en réseau
  • Gestion, automatisation et orchestration du réseau (MANO). Prise en charge du cadre pour fournir de nouveaux VNF et contrôler l'infrastructure NFV.

Pourquoi utiliser la NFV pour votre entreprise ?

En 2018, la plupart des ordinateurs personnels et des appareils mobiles sont construits autour de la famille d'architectures à jeu d'instructions x86.3 Les composants de réseau virtualisés (VNC) sont utilisés par la NFV pour soutenir une infrastructure indépendante du matériel. Les ressources virtualisées, y compris les ressources utilisées pour les fonctions de calcul, de stockage et de réseau, peuvent être placées sur des serveurs x86 et des types similaires de matériel commercial standard (COTS).

De même,  le plan de données et le plan de contrôle au sein du centre de données et des réseaux extérieurs peuvent être virtualisés avec NFV.

Quels sont les défis liés à l'utilisation de la NFV ?

Trois composantes technologiques constituent les principaux défis liés à l'utilisation de la NFV. Ce sont notamment :

  1. Le programme de gestion de la NFV (NFVM)
  2. Les VNF
  3. La NFVI

Ces trois éléments sont si étroitement liés qu'ils entraînent une complexité et une difficulté supplémentaires lors du déploiement de NFV à grande échelle.

Au cours du deuxième trimestre 2019, Lean NFV a travaillé à la résolution de ce problème et a développé une méthode différente pour l'architecture de la NFV. Dans leur livre blanc intitulé Accelerating Innovation with Lean NFV, les auteurs évoquent les problèmes qui entravent la NFV, notamment l'intégration de l'infrastructure informatique existante au programme de gestion de la NFV et le besoin de coordination entre ses différents composants.4

Les auteurs notent que les trois points d'intégration doivent être simplifiés pour que l'innovation puisse être librement encouragée sur d'autres éléments de la conception de la NFV.

Différentes organisations se font actuellement concurrence et travaillent à l'objectif de normalisation des composants technologiques de la NFV. Ce manque d'uniformité est l'une des raisons de la complexité de ces composants. Aucune approche individuelle n'a fonctionné pour l'ensemble du secteur et aucune norme n'a été adoptée ou n'a fait l'objet d'un investissement quelconque.

Quels sont les avantages de la NFV ?

Les organisations ont de nombreuses raisons d'utiliser la NFV, notamment les avantages suivants :

  • Meilleure communication
  • Réduction des coûts
  • Flexibilité améliorée et délai de mise sur le marché accéléré pour les nouveaux produits et les mises à jour
  • Amélioration de l'évolutivité et de la gestion des ressources
  • Réduction de la dépendance vis-à-vis des fournisseurs

Meilleure communication et accessibilité de l'information

Outre la gestion des réseaux, la NFV améliore la fonction réseau en transformant la manière dont les concepteurs d'architecture de réseau génèrent les services réseau. Ce processus est réalisé en utilisant une méthode architecturale et créative pour relier différents nœuds de réseau afin de produire un canal de communication qui peut fournir des informations librement accessibles aux utilisateurs.

Réduction des coûts

Souvent utilisée avec beaucoup d'efficacité pour découpler les services réseau, la NFV peut également être utilisée comme une alternative aux routeurs, aux pare-feu et aux équilibreurs de charge. L'un des attraits de la NFV par rapport aux routeurs, aux pare-feu et aux équilibreurs de charge est qu'elle n'oblige pas les propriétaires de réseaux à acheter des dispositifs matériels dédiés pour effectuer leur travail ou générer des chaînes ou des groupes de services. Cet avantage contribue à réduire le coût des dépenses d'exploitation et permet d'effectuer des travaux avec moins de problèmes d'exploitation potentiels.  

Amélioration de l'évolutivité

Comme les machines virtuelles ont des services virtualisés, elles peuvent recevoir des portions des ressources virtuelles sur les serveurs x86, ce qui permet à plusieurs machines virtuelles de fonctionner à partir d'un seul serveur et de mieux évoluer, en fonction des ressources restantes. Cet avantage permet de diriger les ressources inutilisées là où elles sont nécessaires et de renforcer l'efficacité des centres de données dotés d'infrastructures virtualisées.

La NFV permet aux réseaux de faire évoluer rapidement et facilement leurs ressources en fonction du trafic entrant et des besoins en ressources. Et le logiciel de mise en réseau définie par logiciel (SDN) permet aux machines virtuelles de se développer ou de se réduire automatiquement.

Meilleure gestion des ressources

Une fois qu'un centre de données ou une infrastructure similaire est virtualisé, il peut faire plus avec moins de ressources, car un seul serveur peut exécuter simultanément différents VNF pour effectuer le même volume de travail. Cela permet d'augmenter la capacité de la charge de travail tout en réduisant l'empreinte du centre de données, la consommation d'énergie et les besoins de refroidissement.

Flexibilité et accélération de la mise sur le marché

La NFV permet aux organisations de mettre à jour les logiciels de leur infrastructure lorsque les exigences du réseau changent, ce qui réduit considérablement le besoin de mises à jour physiques. Lorsque les exigences commerciales changent et que de nouvelles opportunités de marché se présentent, la NFV permet aux organisations de s'adapter rapidement. Comme l'infrastructure d'un réseau peut être modifiée pour mieux prendre en charge un nouveau produit, la période de mise sur le marché peut être raccourcie.

Réduction de la dépendance vis-à-vis des fournisseurs

Le principal avantage de l'exécution de VNF sur du matériel COTS est que les organisations ne sont pas enchaînées à des boîtiers propriétaires à fonction fixe qui nécessitent des camions et beaucoup de temps et de travail pour le déploiement et la configuration.

Quelle est la différence entre NFV et SDN ?

Dans l'article « SDN vs. NFV : quelle est la différence ? » l'auteur note que la principale « similitude entre [SDN] et [NFV] est qu'elles utilisent toutes les deux l'abstraction du réseau ».5 L'auteur note que « la SDN cherche à séparer les fonctions d'acheminement du réseau, tandis que la NFV [les abstrait], ainsi que d'autres fonctions réseau, du matériel [sur lequel elles sont exécutées] ».5

Les deux technologies NFV et SDN reposent sur la virtualisation pour la conception du réseau et l'abstraction de l'infrastructure dans le logiciel. La mise en œuvre après abstraction se fait à l'aide du logiciel sous-jacent sur des dispositifs et des plateformes matérielles.   

Les technologies NFV et SDN sont souvent utilisées en tandem et présentent certaines similitudes. Elles sont différentes dans la manière dont elles séparent les fonctions et les ressources abstraites. Elles utilisent toutes les deux du matériel de base et contribuent à créer une architecture de réseau flexible, programmable et économe en ressources.

La SDN permet de créer un réseau qui peut être géré et programmé de manière centralisée en séparant les fonctions de transmission du réseau. La NFV fait passer les fonctions de réseau du matériel au logiciel, renforçant ainsi la SDN avec une infrastructure sur laquelle le logiciel de SDN peut fonctionner.

Une fois que la SDN est exécutée à partir de l'infrastructure NFV, elle transmet les paquets de données d'un périphérique réseau à un autre. Pendant ce processus, les fonctions de contrôle de la mise en réseau SDN pour les applications, le routage et les définitions de politiques s'exécutent à partir d'une VM sur le réseau. La NFV fournit des fonctions générales de mise en réseau et la SDN orchestre les fonctions de mise en réseau à des fins spécifiques, ce qui permet de modifier et de définir le comportement et la configuration de manière programmatique. 

La NFV et la SDN adoptent des approches différentes en ce qui concerne les fonctions et les abstractions de ressources. La technologie SDN fait abstraction des commutateurs, des routeurs et des autres ressources de réseau physique, puis transfère la prise de décision sur un plan de contrôle de réseau virtuel (VN). Le plan de contrôle choisit ensuite où envoyer le trafic, et le matériel dirige et gère le trafic. La stratégie NFV vise à virtualiser toutes les ressources de réseau physique sous un hyperviseur. Cette approche permet de favoriser la croissance du réseau sans incorporer de dispositifs supplémentaires.

Les technologies NFV et SDN peuvent être utilisées ensemble, en fonction de ce que vous voulez accomplir, et toutes deux utilisent du matériel de base. Elles permettent de créer une architecture de réseau plus souple, plus programmable et plus efficace en termes de ressources.5

NFV, SDN, et API

La NFV est la virtualisation des composants du réseau et la SDN est l'architecture de réseau qui introduit l'automatisation et la programmabilité dans le réseau en découplant les fonctions de contrôle et de transmission du réseau. Lorsque la NFV virtualise toute l'infrastructure d'un réseau, la SDN centralise le contrôle du réseau, créant un réseau qui utilise un logiciel pour le construire, le contrôler et le gérer.

Un contrôleur SDN, des interfaces de programmation d'application (API) vers le nord et des API vers le sud sont souvent inclus dans une SDN. Avec le contrôleur, les administrateurs de réseau peuvent voir le réseau et décider des politiques et des comportements de l'infrastructure adjacente. Les API orientées vers le nord sont utilisées par les applications et les services pour informer le contrôleur des ressources dont il a besoin. Les API orientées vers le sud contribuent au bon fonctionnement du réseau en traitant les informations relatives à l'état du réseau provenant de l'infrastructure et en les transmettant au contrôleur.

Ressources

  1. Qu'est-ce que la NFV (virtualisation des fonctions réseau) ? Définition, SDxCentral, 26 août 2013. 
  2. Virtualisation des fonctions de réseau (NFV), Techopédia, 5 septembre 2018.
  3. La nouvelle ère dans les serveurs commence maintenant, The Next Platform, 7 juin 2019.
  4. Accélérer l'innovation avec Lean NFV, Lean NFV, 2019.
  5. Qu'est-ce que la NFV ?, Red Hat®.