A Tecnologia da Informação (TI) carrega consigo uma demanda que se transforma junto com as evoluções digitais e de mercado: a necessidade de uma contínua otimização da rede. Afinal, quanto mais conectada se torna a sociedade, melhores precisam ser a infraestrutura, a performance e a gestão de rede.
Nesse contexto, as Redes Definidas por Software (ou SDN, do inglês Software-defined Networking) se estabelecem como uma inovação capaz de viabilizar esses objetivos, por meio de uma arquitetura de redes que separa o plano de controle e o plano de dados de modo transparente.
Como resultado, as grandes redes, como as de empresas com filiais espalhadas pelo globo, conseguem minimizar os custos com roteadores e hardwares e passam a ter acesso a um modo facilitado de executar alterações de rede e uma automação de regras para a distribuição dos fluxos de dados.
Por essas vantagens, as SDN representam mais do que uma tendência, são uma realidade de mercado, seja em relação ao investimento registrado na abordagem em 2023 (U$ 24,5 bilhões), seja pela presença e publicações pelo mundo, como nos destaques abaixo:
- Intel embraces SDN to modernize its chip factories (Intel adota SDN para modernizar suas fábricas de chips);
- Hybrid work dives demand for SASE, zero trust networking (Trabalho híbrido diminui demanda por SASE, rede de confiança zero);
- Global software-defined networking (SDN) Market forecasted at $60.2 billion by 2028: analysis of Key Market Dynamics, Technologies and Use Cases (Mercado global de redes definidas por software (SDN) previsto em US$ 60,2 bilhões até 2028: análise das principais dinâmicas de mercado, tecnologias e casos de uso);
- RFC 7426 software-defined networking (SDN): layers and architecture terminology (Rede definida por software (SDN) RFC 7426: camadas e terminologia de arquitetura).
Sabendo de tal relevância, a Escola Superior de Redes (ESR) convidou o especialista Diego da Silva Pereira, doutor em Engenharia Elétrica e de Computação, para ministrar um webinar gratuito sobre o tema para desmistificar as aplicações das redes definidas por software.
Neste conteúdo, vamos destacar os principais pontos abordados no evento, o qual você confere na íntegra por aqui. Boa leitura!
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O que motivou a criação das redes definidas por software?
A internet foi estruturada de modo que seus nós fossem independentes. Assim, bastava um dispositivo ter suporte para os protocolos para ingressar na rede. Ou seja, para que fosse possível implementar um nó dentro da internet, havia um único requisito: que esse dispositivo suportasse a pilha TCP/IP. Tal característica fez com que a internet crescesse de forma muito rápida, com aumento do ingresso de usuários na rede e do número de aplicações distribuídas por ela.
Diante disso, os fabricantes que sustentavam essa infraestrutura, sobretudo os roteadores no core da rede e os de borda, precisaram tornar os dispositivos cada vez mais complexos, para que eles fossem capazes de fazer o processamento das informações e para que conseguissem atender aos requisitos dos usuários por uma experiência positiva no uso de uma aplicação.
Os dispositivos de rede, então, passaram a ter muitos códigos, alto consumo de recursos (como processamento, disco, hardware e energia), maiores chances de falha e pontos de vulnerabilidade, além de ser extremamente caros. Tudo isso contribuiu para a existência de uma rede, naquele momento, estática e pouco flexível. Para fazer uma alteração em um roteador, por exemplo, era necessário entrar em contato com um fabricante, afastando a capacidade de customização e inserção de algoritmos e métricas na infraestrutura. Diante disso, as redes definidas por software (SDN) surgiram para driblar esse desafio.
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Afinal, qual o conceito de Redes Definidas por Software (SDN)?
As Redes Definidas por Software (SDN) referem-se a uma proposta de arquitetura de rede que se baseia em softwares e na programabilidade de um plano de controle centralizado, ágil, que recebe instruções de um controlador, independentemente de fornecedor.
A tecnologia permite que as redes sejam otimizadas e aperfeiçoadas ao: a) apresentar uma separação dos planos de controle e de encaminhamento de dados; b) fornecer uma visão global da rede para as aplicações e c) simplificar a programação do plano de dados.
Em geral, as SDN são compostas por programas para a detecção de topologia e gerenciamento de tráfego, além de funcionarem, na maior parte das vezes, por meio do protocolo Southbound, e o mais popular para essa comunicação ainda é o OpenFlow.
Na prática, a SDN surgiu para separar o plano de controle e o plano de encaminhamento, permitindo a chamada programabilidade da rede. Assim, o controlador, que pode ser uma máquina virtual, por exemplo, gerencia os demais dispositivos alocados no plano de encaminhamento (ou plano de dados), alterando a dinâmica de um sistema distribuído (por exemplo, protocolos de roteamento, como RIP e OSPF) para um centralizado, o que permite que as alterações de rede sejam realizadas de forma rápida e eficiente.
As redes definidas por software possibilitam um gerenciamento refinado do tráfego, sobretudo aquelas com muitos dispositivos, reduzindo, principalmente, o tempo necessário para a configuração dos ativos.
Componentes da SDN
- Plano de dados ou de encaminhamento: composto pelos dispositivos de encaminhamento, principalmente switches. Recebe instruções de um protocolo que permite a comunicação com o plano de controle.
- Plano de controle: controlador que gerencia o plano de dados. Vai implementar toda a parte lógica do gerenciamento de dados, por meio de um protocolo de comunicação para redes definidas por software, como o OpenFlow, por exemplo. Atualmente, muitos fabricantes já fazem uso do P4.
- Tabela de fluxos: o plano de controle da SDN gerencia o tráfego de rede, por meio da tabela de fluxos estabelecida no plano de dados, a qual armazena três principais informações por linha: as de cabeçalho, as de contadores e as ações que são tomadas. Essa combinação de informações viabiliza que determinado pacote de dados seja processado e passado adiante ou reescrito.
- Protocolo de comunicação: o protocolo OpenFlow, por exemplo, trabalha com o TCP, que utiliza a porta 6653 para estabelecer a comunicação entre o controlador e o plano de dados. Ele permite configurar:
1) A comunicação – recomenda a utilização do protocolo SSL;
2) Itens que podem ser configurados – campos especificados dentro de uma tabela do plano de dados para estabelecer regras para a manipulação dos pacotes de dados;
3) Formato da mensagem.
Por meio desses elementos, as redes definidas por software conseguem programar regras para recepção, identificação e transmissão de pacotes de dados, automatizando os processos. Ou seja, quando um switch receber um novo pacote de dados, buscará, no plano de controle, as orientações para prosseguir com a transmissão da informação. Uma vez registrada a orientação, todos os demais pacotes com as mesmas características seguirão a regra armazenada.
Além disso, por essa divisão entre o plano de controle e o de encaminhamento, é possível executar alterações nas redes sem comprometer o funcionamento dos dispositivos, em uma dinâmica de redundância contínua.
Por que é importante ter uma rede SDN programável?
Nas estruturas de rede de computadores tradicionais, a configuração de cada um dos dispositivos se dá de maneira individual, visto que, geralmente, cada dispositivo tem a própria API, além de fabricantes diferentes.
Embora eles se comuniquem, uma vez que houve um esforço de padronização para isso, muitas vezes, a dinâmica exige um profissional específico para fazer toda a configuração de um único dispositivo. Nesse contexto, as redes de empresas capazes de administrar a comunicação com várias filiais demandam a aquisição de equipamentos que, com o tempo, se tornam legados com complexidade adicional de configuração. Algo oneroso e complexo.
Com a programação de redes por meio de SDN, o hardware passa a ser apenas o executor daquilo que é definido como regra no nível do controle. Assim, quando há uma programação de tráfego de rede em nível de controle, o hardware adjacente se torna transparente para o engenheiro de software responsável por programar toda a parte de comunicação da rede, análogo ao que ocorre nos sistemas operacionais.
Ou seja, é possível olhar a topologia inteira da rede e direcionar o funcionamento dos switches, mudando a forma de enxergar as coisas e refletindo sobre vantagens importantes para os negócios:
- Redução de custos – mantém-se um controlador com disponibilidade de disaster recovery em detrimento de roteadores caros.
- Melhoria de performance – automação das tabelas e informações no plano de encaminhamento. Assim, toda vez que surge um pacote com as mesmas características, o switch segue as orientações já enviadas pelo controlador.
- Mitigação da complexidade operacional – com a centralização do controle e a automação das tarefas de configuração e gerenciamento, as redes SDN ajudam a reduzir a complexidade operacional, o que resulta em menor necessidade de treinamento especializado e em uma equipe de TI mais eficiente.
- Maior resiliência e disponibilidade – ao implementar um controlador SDN redundante e estratégias de recuperação de desastres, as empresas podem aumentar a resiliência e a disponibilidade da rede, o que reduz o tempo de inatividade não planejado e melhora a experiência do usuário.
- Suporte a inovações futuras – a SDN fornece uma base sólida para a adoção de tecnologias emergentes, como redes definidas por intenção (Intent-Based Networking) e automação de rede baseada em IA. As empresas passam a estar preparadas para as demandas do futuro, aproveitando as inovações tecnológicas de maneira mais rápida e eficaz.
Como começar a se especializar na área?
No webinar gratuito produzido pela ESR “Desmistificando redes definidas por software: da teoria à prática”, você tem acesso a um panorama geral do tema para compreender a sua importância na evolução para a gestão da infraestrutura de telecomunicação.
Entre os pontos abordados, estão tanto os conceitos fundamentais quanto as melhores práticas para a implementação bem-sucedida das SDNs, além de dicas para começar uma especialização na área.
Confira o conteúdo na íntegra para descobrir outros detalhes desse universo tão importante para a TI.