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¿Qué es NFV y cómo puede beneficiar a su 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®.

 



¿Qué es la virtualización de funciones de red y cómo funciona?

SDxCentral señala que la virtualización de funciones de red (NFV) se define como «el desacoplamiento de las funciones de red de los dispositivos de hardware propietarios» y el uso de estas funciones como máquinas virtuales (VM).1 La NFV es un concepto de arquitectura de red y utiliza tecnología de virtualización de TI para virtualizar las redes en componentes que pueden conectarse o vincularse entre ellos para formar servicios de comunicación.

Techopedia define la NFV como un procedimiento que «aumenta y mejora la función [y] gestión de las redes».2 La NFV funciona cambiando cómo los arquitectos de redes prestan servicios de red, vinculando diversas clases de nodos de red. Después crea una forma de comunicación o comparte determinada información con usuarios específicos o generales.

Es importante señalar que aunque las redes están destinadas a ser virtualizadas usando NFV, las funciones de red no están destinadas a ser virtualizadas. Los cortafuegos, el control de tráfico y el enrutamiento virtual son tres de las funciones de red virtual (VNF) más comunes. Otras funciones incluyen servir como una alternativa a los equilibradores de carga y enrutadores.

Arquitectura NFV

El Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) propuso la arquitectura NFV, que ha ayudado a definir las normas de implementación de NFV. Para aumentar la estabilidad y compatibilidad, estos componentes de la arquitectura NFV se modelaron sobre las normas de implementación.

Los siguientes son los componentes de la arquitectura NFV:

  • VNF. Aplicaciones de software que generan funciones de red, como intercambio de archivos, configuración del protocolo de internet (IP) y servicios de directorio.
  • Infraestructura de virtualización de funciones de red (NFVI). Estos componentes funcionan desde una plataforma para respaldar el software necesario para ejecutar las aplicaciones de red. Incluyen los siguiente componentes de infraestructura:
    • Cálculo
    • Almacenamiento
    • Red
  • Gestión, automatización y orquestación de red (MANO). Respalda el marco para suministrar nuevas VNF y controlar la infraestructura NFV.

¿Por qué usar NFV para su empresa?

Desde 2018, la mayoría de los ordenadores personales y dispositivos móviles están basados en la familia x86 de arquitecturas de conjuntos de instrucciones.3 NFV utiliza componentes de red virtualizados (VNC) para respaldar una infraestructura independiente del hardware. Los recursos virtualizados, incluidos los recursos utilizados para la computación, el almacenamiento y las funciones de red, pueden alojarse en servidores x86 y tipos similares de hardware comercial (COTS).

También pueden virtualizarse con NFV los planos de datos y de control del centro de datos y las redes externas.

¿Cuáles son los desafíos de usar NFV?

Tres componentes de tecnología forman los principales desafíos en torno al uso de NFV. Se componen de los siguientes:

  1. El administrador de NFV (NFVM)
  2. Las VNF
  3. La NFVI

Estos tres componentes están tan increíblemente unidos que dan como resultado una mayor complejidad

Durante el segundo trimestre de 2019, Lean NFV trabajó para resolver este problema y desarrolló un método diferente para la arquitectura NFV. En su informe, Accelerating Innovation with Lean NFV, los autores argumentan los problemas que dificultan la NFV, incluida la integración de la infraestructura de cálculo existente con el gestor de NFV y la necesidad de coordinación entre los distintos componentes del gestor de NFV.4

Los autores señalan que los tres puntos de integración deben simplificarse para fomentar la innovación libremente en otros elementos del diseño de NFV.

Actualmente existen diferentes organizaciones que compiten entre sí y trabajan con el objetivo de estandarizar los componentes de la tecnología NFV. Esta falta de uniformidad es una de las razones de la complejidad de estos componentes. No existe ningún enfoque específico que haya funcionado para todo el sector ni ningún estándar que se haya adoptado o en el que se haya invertido.

¿Cuáles son las ventajas de NFV?

Hay muchas razones para que las organizaciones usen NFV, incluidas las siguiente ventajas:

  • Mejor comunicación
  • Menores costes
  • Mayor flexibilidad y menor tiempo de comercialización para nuevos productos y actualizaciones
  • Mejora de la escalabilidad y la gestión de recursos
  • Menor dependencia de proveedores

Mejor comunicación y accesibilidad a la información

Además gestionar las redes, NFV mejora su funcionamiento al transformar cómo los arquitectos de red generan servicios de red. Este proceso se realiza usando un método arquitectónico y de diseño creativo para vincular diferentes nodos red para producir un canal de comunicación capaz de proporcionar a los usuarios información accesible fácilmente.

Menores costes

NFV, que suele utilizarse para desacoplar servicios de red con eficacia, también puede utilizarse como una alternativa para enrutadores, cortafuegos y equilibradores de carga. Uno de los atractivos de NFV sobre los enrutadores, cortafuegos y equilibradores de carga es que no requiere que los propietarios de la red adquieran dispositivos de hardware dedicado para realizar su trabajo o generar cadenas o grupos de servicio. Esta ventaja ayuda a reducir el coste de los gastos operativos y permite realizar el trabajo con menos problemas operativos potenciales.

Escalabilidad mejorada

Debido a que las MV tienen servicios virtualizados, pueden recibir porciones de los recursos virtuales en servidores x86, lo que permite ejecutar varias máquinas virtuales en un mismo servidor y escalarlas mejor en función de los recursos disponibles. Esta ventaja ayuda a asignar los recursos no utilizados donde sean necesarios y aumenta la eficiencia de los centros de datos con infraestructuras virtualizadas.

NFV proporciona a las redes la posibilidad de escalar sus recursos de forma rápida y sencilla en función del tráfico entrante y los requisitos de recursos. Y el software de redes definidas por software (SDN) permite aumentar o reducir fácilmente los recursos asignados a cada MV.

Mejor gestión de los recursos

Cuando se virtualiza un centro de datos o una infraestructura similar, puede hacer más con menos recursos, ya que un solo servidor puede ejecutar simultáneamente varias VNF para producir la misma cantidad de trabajo. Permite una mayor capacidad de carga de trabajo mientras reduce la ocupación del centro de datos, el consumo de energía y las necesidades de refrigeración.

Mayor flexibilidad y menor tiempo de comercialización

La NFV ayuda a las organizaciones a actualizar el software de su infraestructura cuando cambian las demandas de la red, lo que reduce drásticamente la necesidad de actualizaciones físicas. A medida que cambian los requisitos de negocio y aparecen nuevas oportunidades en el mercado, la NFV ayuda a las organizaciones a adaptarse rápidamente. Como es posible modificar la infraestructura de una red para respaldar mejor un producto nuevo, es posible reducir el tiempo de comercialización.

Menor dependencia de proveedores

La principal ventaja de ejecutar VNF sobre hardware COTS es que las organizaciones no dependen de paquetes propietarios y poco versátiles para cuyo despliegue y configuración se requieren visitas in situ y gran cantidad de tiempo y trabajo.

¿Cuál es la diferencia entre NFV y SDN?

En el artículo «SDN vs. NFV: What’s the difference?», el autor señala que el principio de «similaridad entre [SDN] y [NFV] es que ambos usan la abstracción de red».5 El autor señala que «SDN busca separar las funciones de reenvío de red, mientras que NFV [abstrae estas] y otras funciones de la red del hardware [en el que se ejecutan]».5

Tanto NFV como SDN se basan en la virtualización para el diseño de la red y la software de la infraestructura en el software. La implementación después de la abstracción se realiza utilizando el software subyacente en plataformas y dispositivos de hardware.  

NFV y SDN a menudo se usan conjuntamente y comparten algunas similitudes. Se diferencian en cómo separan las funciones y abstraen los recursos. Tanto NFV como SDN usan hardware genérico y ayudan a crear una arquitectura de red flexible, programable y eficiente en recursos.

SDN ayuda a crear una red que puede gestionarse y programarse de forma centralizada separando las funciones de reenvío de red. NFV desplaza las funciones de red del hardware al software, reforzando SDN con infraestructura en la que se ejecuta el software SDN.

Cuando SDN se ejecuta desde la infraestructura NFV, reenvía los paquetes de datos desde un único dispositivo de red a otro dispositivo de red diferente. Mientras se produce este proceso, las funciones de control de red de SDN para aplicaciones, enrutamiento y definición de políticas se ejecutan desde una MV en la red. NFV proporciona las funciones de red generales y SDN organiza las funciones de red específicas, lo que permite modificar y definir programáticamente su configuración y comportamiento.

NFV y SDN adoptan enfoques diferentes en términos de las funciones y la abstracción de recursos. SDN abstrae los conmutadores, enrutadores y otros recursos de redes físicas y, seguidamente, desplaza la toma de decisiones al plano de control de una red virtual (VN). Así, el plano de control decide dónde enviar el tráfico, que es dirigido y gestionado por el hardware. El enfoque de NFV se esfuerza por virtualizar todos los recursos de redes físicas bajo un hipervisor. Este enfoque facilita el crecimiento de la red sin incorporar dispositivos adicionales.

NFV y SDN pueden usarse juntos, según lo que desee lograr, y ambos emplean hardware genérico. Con NFV y SDN, puede crear una arquitectura de red que sea más flexible, programable y eficiente en recursos.5

NFV, SDN y API

NFV es la virtualización de los componentes de red y SDN es la arquitectura de red que aporta automatización y programabilidad a la red mediante el desacoplamiento de las funciones de reenvío y control de la red. Cuando NFV virtualiza toda la infraestructura en una red, SDN centraliza el control de la red, creando una red que utiliza software para generarla, controlarla y administrarla.

Un SDN suele incluir un controlador de SDN e interfaces de programación de aplicaciones (API) en dirección norte y sur. Con el controlador, los administradores de red pueden ver la red y tomar decisiones sobre las políticas y comportamientos de la infraestructura adyacente. Las API en dirección norte son utilizadas por aplicaciones y servicios para informar al controlador de qué recursos necesita. Las API en dirección sur ayudan a que la red funcione sin problemas procesando información sobre el estado de la red desde la infraestructura y enviándola al controlador.

Recursos

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