Ramón Millán nos define en este artículo las ventajasde contar con una Red Definida por Software (SDN ensus siglas en inglés) que supone una evolución haciauna arquitectura de red adaptable, dinámica, maneja-ble y mucho más rentable en cuanto que permite, enun entorno de creciente consumo de ancho de banda,ajustar las prestaciones a las necesidades concretas. Elautor evalúa el grado de madurez de las tecnologíasdisponibles, su evolución en los próximos años y lasbeneficios asociados para empresas y operadores.

¿Qué es?

Qué es… SDN(Software-DefinedNetworking)

Qué es… SDN(Software-DefinedNetworking)

Ramón Jesús Millán TejedorIngeniero de Telecomunicación

ramonmillan.com

ca, así como la velocidad que demandan estas tareascríticas, suelen generar un aumento de los costes dedebidos a fallos humanos, con el consecuente impac-to en la eficiencia y productividad.

El objetivo de la gestión de red es asegurar que lared completa funciona como se desea, siendo lo idealpoder configurar servicios extremo a extremo, sintener que entrar en detalles de configuración de nodosindividuales. La programabilidad de la red completa yla capacidad de modificar su comportamiento deforma automática en tiempo real, simplifica notable-mente la complejidad y costes de la gestión de lasredes y; ese es, precisamente, uno de los principalesobjetivos de SDN [2]. Con SDN, la red actual, muyestática, puede evolucionar a una red inteligentemucho más abierta, flexible, escalable y reprograma-ble. La red se transforma en una herramienta de nego-cio más eficiente y permite a través de API, que lasaplicaciones soliciten y modifiquen dinámicamentelos servicios proporcionados por la infraestructura dered, sin necesidad de intervención humana, pudiendola red informar de su nuevo estado a las aplicaciones.En efecto, SDN permite maximizar la fiabilidad, rendi-miento, escalabilidad y calidad, que requiere cadatipo de servicio o usuario actual o futuro, optimizandoa la vez el CAPEX y OPEX y generando nuevas oportu-nidades de negocio.

SDN es más complejo que NFV [3], ya que conNFV se puede mantener la topología de red tradicio-nal, mientras que SDN traerá grandes cambios en ella[2]. Así, es necesario aún mucho trabajo para queSDN consiga la madurez necesaria para los desplie-gues comerciales en redes de telecomunicaciones. Enel año 2013 hubo bastante trabajo de laboratorio ydemostraciones de SDN por parte de varias operado-ras de telecomunicaciones y, durante este año,muchas de ellas han comenzado a realizar pruebaspiloto en despliegues comerciales. A pesar de quetodos los suministradores ya tienen demostraciones,todos reconocen que para que estas tecnologías esténlistas para despliegues reales es necesario resolver dostemas importantes: soporte de redes multivendedor yaparición de estándares globales. Está claro que lacolaboración entre operadoras y fabricantes es clavepara el éxito.

IInnttrroodduucccciióónn aa SSDDNN

Las redes de los operadores de telecomunicacionesestán creciendo en servicios y, con ellos, en compleji-dad [1]. Para soportar estos nuevos servicios se incor-pora más funcionalidad en los elementos de red exis-tentes, además de ser necesarios nuevos elementos,para escalar en capacidad. El diseño de los nodos dered ha sido tradicionalmente muy cerrado, pues teníansu propios sistemas de gestión, que integran los com-ponentes de control y encaminamiento, ofreciendointerfaces y funcionalidades propietarias. Además, laadaptación de las redes tradicionales a cambios en lospatrones de tráfico, las preferencias de usuario, losnuevos servicios como M2M, y las necesidades empre-sariales, requiere de mucho tiempo de personal espe-cializado. La diversidad de tecnologías y fabricantes,con equipos que requieren una configuración específi-

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¿Qué es?. Qué es… SDN (Software-Defined Networking)

El mercado de SDN va a tener un fuerte crecimientodurante los próximos años. Según datos de Transpa-rency Market Research [4], el mercado de SDN alcan-zará los 3.520 millones de dólares en el año 2018, conuna tasa de crecimiento de la inversión anual del61,5%, de 2012 a 2018. Según datos de una encuestade Infonetic Research a operadores de telecomunica-ciones [5], el 29% de los participantes estaban actual-mente implementando SDN y un 52% tenía planes deempezar a evaluar SDN a finales de 2014. La encuestatambién pone de manifiesto que la casi todos los ope-radores tenía planes de desplegar NFV y SDN, en almenos algún segmento de sus redes, en los próximosaños.

TTeeccnnoollooggííaa SSDDNN

La ONF (Open Network Foundation)[www.opennetworking.org] es un consocio industrialsin ánimo de lucro que está liderando la evolución deSDN y estandarizando los elementos críticos de estanueva arquitectura, tal y como el protocolo OpenFlow.El consorcio fue fundado en 2011 por Deutsche Tele-kom, Facebook, Google, Microsoft, Verizon y Yahoo!;contando en la actualidad con más de 140 compañíasmiembro. Otros organismos de estandarización (ATIS,Broadband Forum, ETSI, ITU-T, OIF, TM Forum, etc.) y,en especial el IETF, a través del grupo el grupo I2RS(Interface to the Routing System), también están traba-jando en extender sus especificaciones para soportar losprincipios de SDN.

En la arquitectura SDN, tal y como se ilustra en laFigura 1, los planos de control y de reenvío de datos sondesacoplados: el estado e inteligencia de la red soncentralizados lógicamente y la infraestructura de redsubyacente se abstrae de las aplicaciones [2]. Los pla-nos de control y de datos pueden ser así diseñados,dimensionados y optimizados de forma independiente.El complejo plano de control se mueve así desde losnodos de red a una capa software, que puede ser cen-tralizada en un centro de datos, pudiendo controlar y

gestionar los nodos de la red, que estarán preferente-mente virtualizados, mediante un conjunto de API(Application Programming Interfaces) hacia abajo(southbound) estándar, tal y como OpenFlow. Esta evo-lución en la arquitectura de red no es realmente nueva,ya ocurrió en la red telefónica fija y móvil, separándoselas funciones del plano de datos (incluyendo SGW,PGW y M-MGW) y el plano de control (incluyendoMME y MSC-S).

El controlador SDN elimina la inteligencia de con-mutación y encaminamiento de datos de los nodos querealizan dicha función, siendo esta nueva entidad soft-ware la que toma esas decisiones y selecciona el mejorcamino para el tráfico. La arquitectura permite que uncontrolador SDN gestione un amplio rango de recursosdel plano de datos, lo cual ofrece el potencial de uni-ficar y simplificar su configuración. El controlador ofre-ce una serie de API hacia arriba (northbound), que per-mite a los servicios y aplicaciones simplificar yautomatizar las tareas de configuración, provisión ygestionar nuevos servicios en la red, ofreciendo a losoperadores nuevas vías de ingresos, diferenciación einnovación.

Las tecnologías utilizadas tradicionalmente para lagestión de red son: SNMP, scripts en CLI, REST, XML,CORBA, etc. Una de las formas más populares deimplementar SDN es el protocolo OpenFlow, que essoportado por la ONF. OpenFlow es un protocolo debajo nivel para implementar un control de los nodos dered, que requiere de nuevos desarrollos en estos ele-mentos para ser compatibles con el controlador SDN.OpenFlow es un estándar abierto que busca la intero-perabilidad entre distintos fabricantes. El código abiertoes considerado por muchos operadores como la alter-nativa más rápida para conseguir soluciones interopera-bles o multivendedor, respecto a la estandarización delas API, que requerirá de más tiempo. En la comunidadde código abierto nos encontramos con iniciativascomo: OpenStack, Floodlight, OpenDaylight, etc. Sinembargo, la aproximación a SDN más extendida actual-mente entre los grandes fabricantes de conmutadores yencaminadores es utilizar API basadas en las platafor-mas propietarias de cada vendedor, lo cual dificulta elcambio de proveedor.

Para que la arquitectura de SDN sea exitosa, debepoder ser desplegada en redes multivendedor, asegu-rando la seguridad e interoperabilidad y la coexistenciacon los actuales BSS/OSS (Business & Operation Sup-port System). En los despliegues en redes extremo aextremo podría haber distintos controladores SDN portecnología (transporte óptico, IP, etc.) o por vendedor,

La programabilidad de la red completa y lacapacidad de modificar su comportamientode forma automática en tiempo real, simplificanotablemente la complejidad y costes de lagestión de las redes y; ese es, precisamente,uno de los principales objetivos de SDN”.

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¿Qué es?. Qué es… SDN (Software-Defined Networking)

Figura 1: Desacoplamiento de los planos de control y datos en SDN.

dando lugar a distintos dominios. El orquestador de ser-vicio es la entidad que enlazará estos dominios y queenlazará con los OSS/BSS tradicionales, trasladando losrequerimientos de las aplicaciones en solicitudes deconexión de red, permitiendo así optimizar la provisiónde servicios y las conexiones a través de las redes. Paraasegurar la interoperabilidad entre los distintos domi-nios, los vendedores de equipamiento deben desarrollarAPI abiertas a sus controladores SDN, algo que actual-mente está en estado aún muy incipiente, dada la com-plejidad en acordar un API estándar.

BBeenneeffiicciiooss

SDN ofrece beneficios sustanciales tanto a empresascomo operadores, incluyendo [2]:

u Reducción de CAPEXSDN permite centralizar el plano de control en un centrode datos virtualizado, utilizando más eficientemente lainfraestructura subyacente. La maximización de lautilización de recursos de red, supone el despliegue demenos equipos, lo cual además de menos inversiones,simplifica la operación de la red.

u Reducción de OPEXLa centralización de la inteligencia de red en SDN,facilita la toma de decisiones debido a la visión globalde la red, frente a las redes tradicionales, donde cadanodo no conoce el estado global de la red a nivel deocupación, fallos, etc. SDN permite automatizar lasactuales tareas, realizadas manualmente, de configuración,provisión y gestión. Esto reduce el tiempo de provisióny configuración, reduce la complejidad, y se reducendramáticamente los errores manuales. La automatizaciónde la red, incrementa además la fiabilidad y seguridadde la red.

u Reducir el tiempo y los riesgos del despliegue de nuevosserviciosEl despliegue de un nuevo servicio ha sido tradicionalmenteun proceso lento y tedioso, con largos ciclos de certificacióny pruebas pilotos, para depurar los errores y problemas.

Para que la arquitectura de SDN sea exitosa,debe poder ser desplegada en redesmultivendedor, asegurando la seguridad einteroperabilidad y la coexistencia con losactuales BSS/OSS (Business & OperationSupport System)”.

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¿Qué es?. Qué es… SDN (Software-Defined Networking)

También suponía la instalación de hardware y softwareespecífico. SDN permitirá simplificar este proceso, queincluso podrá llegar a ser automatizado.La automatizacióny abstracción de funciones, acelera la introducción denuevos servicios y reduce sus riesgos asociados.

u Nuevas oportunidades de negocio e ingresosLa programabilidad de la red mediante API abiertas, através de las que las aplicaciones pueden interactuarcon la red, ofrece a los operadores nuevas vías deingresos, diferenciación e innovación. SDN ofrece unamejor especia del usuario final, puesto que las aplicacionesexplotan la información de estado de la red centralizadapara adaptarse progresivamente a los cambios decomportamiento que necesita el usuario. El control dela red más granular, con la habilidad de aplicar unamplio abanico de políticas a nivel de sesión, usuario,dispositivo y aplicación; permite ofrecer nuevos modelosde negocio.

En definitiva, SDN tiene el potencial de cambiar sus-tancialmente la forma en que las redes son operadas,integrando las tecnologías IP y de transporte, reduciendola complejidad operativa y costes mediante la reducciónde la complejidad al usuario, y haciendo un uso más efi-ciente de los recursos de red existentes. La ONF ha reali-zado un informe técnico [6] que muestra cómo los ope-radores están combinando NFV y SDN para conseguir losobjetivos comunes de ambas tecnologías para mejorar la“agilidad” de la red. Explica los retos que los operadorestienen que superar para implementar NFV y presentacasos de uso que demuestran cómo SDN habilitada porOpenFlow puede satisfacer las necesidades de una redmás flexible, programable y abierta para soportar NFV. Elinforme demuestra cómo SDN puede acelerar los des-pliegues de NFV de forma escalable y elástica.3

Bibliografía y referencias

[1] “Software-defined networking: the service provider perspective”.Attila Takacs, Elisa Bellagampa, Joe Wilde. Ericsson Review,Febrero 2013.

http://www.ericsson.com/res/thecompany/docs/publications/ericsson_review/2013/er-software-defined-networking.pdf

[2] “Software-Defined Networking: The New Norm for Networks”.ONF, Abril 2012https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads /sdn-resources/white-papers/wp-sdn-newnorm.pdf

[3] “Qué es… NFV (Network Functions Virtualization)”. Ramón JesúsMillán Tejedor y Shirin Esfandiari. BIT nº 196, COIT & AEIT, 2014.http://www.coit.es/publicaciones/bit/bit196/quees196.pdf

[4] “Software Defined Networking (SDN) Market - Global IndustryAnalysis, Size, Share, Growth, Trends, and Forecast, 2012 – 2018”.Transparency Market Research, Agosto 2013.http://www.transparencymarketresearch.com/software- definednetworking-sdn-market.html

[5] “SDN and NFV strategy survey”. Infonetics, Julio 2013.http://www.infonetics.com/pr/2013/sdn-and-nfv-survey- high-lights.asp

[6] “OpenFlow-enabled SDN and Network Functions Virtualization”.ONF, Febrero 2014.https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads /sdn-resources/solution-briefs/sb-sdn-nvf-solution.pdf

In this article, Ramón Millán explains theadvantages of using Software DefinedNetworking (SDN), which include an evolutiontowards an adaptable, dynamic, user-friendly

and much more cost-effective network, thatallows for an adjustment of its features tospecific needs, within an environment ofgrowing bandwidth consumption. The author

evaluates the current readiness of availabletechnology, its evolution in the next few yearsand its associated benefits for companiesand users.

What is….. SDN. (Software Defined Networking)