APPROFONDIMENTO

La Transport SDN

 

Il concetto di SDN è nato con l’obiettivo di consentire la realizzazione di una nuova architettura di rete, nella quale il controllo è completamente disaccoppiato dall’instradamento dei pacchetti (forwarding). Questo consente di avere un piano di controllo centralizzato completamente programmabile che mette a disposizione una visione astratta delle risorse di rete per lo sviluppo di applicazioni e nuovi servizi.
L’architettura di rete SDN definita da ONF (Open Networking Forum) è mostrata in figura B ed è costituita da tre livelli distinti.

  • Ÿl’Infrastructure Layer è formato dai NE (Network Element) che svolgono le funzionalità di commutazione (switching) e instradamento (forwarding) dei pacchetti;
  • Ÿil Control Layer contiene l’intelligenza che controlla il comportamento di forwarding degli NE;
  • Ÿl’Application Layer consiste in un insieme di applicazioni che servono per creare servizi, partendo dalle risorse della rete SDN.
 

Figura B - Architettura di riferimento di una rete basata su SDN Source: Open Networking Foundation

Il confine fra Application Layer e Control Layer è realizzato attraverso un’interfaccia northbound basata su Application Programming Interface.
Secondo questo modello, l’architettura di una rete SDN è caratterizzata da tre aspetti fondamentali:

  • Ÿintelligenza centralizzata Il controllo di rete è separato dagli elementi che svolgono il forwarding e la comunicazione fra queste diverse entità avviene attraverso una interfaccia southbound standard. Centralizzando l’intelligenza di rete il processo di decisione sull’instradamento risulta semplificato perché si basa su una visione globale della rete a differenza di quanto avviene nelle reti attuali dove i singoli nodi non sono a conoscenza dello stato complessivo della rete stessa;
  • Ÿprogrammabilità Le reti SDN sono controllate da funzionalità software che possono essere sviluppate da fornitori diversi oppure direttamente dall’operatore di rete. La disponibilità di API che consentono alle applicazioni di interagire con la rete abilita la possibilità di innovazione e differenziazione nel campo dei servizi;
  • Ÿastrazione In una rete SDN le applicazioni che usano le risorse operano su una visione astratta della rete sottostante. Questo garantisce la portabilità dei servizi e del software.

La versione di SDN sviluppata da ONF prevede che il controllore utilizzi il protocollo Openflow per comunicare con gli apparati e che le funzioni di controllo siano completamente centralizzate. L’approccio completamente centralizzato può presentare problemi di scalabilità in reti con un elevato numero di nodi, per questo IETF sta lavorando ad una variante di questa architettura nella quale possono convivere funzioni di controllo centralizzate e distribuite, ma vengono mantenuti i concetti di programmabilità e di astrazione delle risorse di rete.
Il modello di riferimento IETF per il controllore SDN in ambito WAN è definito nella RFC 7491 “A PCE-Based Architecture for Application-Based Network Operations” che specifica i diversi blocchi funzionali e il modo di relazionarsi verso gli elementi di rete da un lato e verso gli elementi di controllo del livello superiore, normalmente riferiti come orchestratori di rete o di servizio (figura C).
L’elemento centrale è il Multilayer PCE (Path Computation Element), cioè il motore in grado di calcolare i percorsi su strato IP e strato Ottico. La richiesta del percorso può essere ricevuta da un orchestratore (livello gerarchico superiore di una rete gestita mediante SDN), dal Virtual Network Topology Manager o dalla rete stessa (ad esempio, a seguito di un guasto è necessario ricalcolare un percorso).

 

Figura C - Architettura di riferimento di una rete basata su SDN Source: Open Networking Foundation

Il TED (Traffic Engineering Database) è il database che contiene le informazioni relative alla rete, con dati relativi anche alla metrica o alla banda e allo stato di attività dei link. Il TED viene popolato con le informazioni raccolte direttamente dalla rete per mezzo del protocollo BGP-LS. Il ruolo primario del TED è quello di fornire i dati al PCE per la determinazione del percorso richiesto.
Il Path DB invece contiene le informazioni relative ai percorsi che sono stati attivati nella rete o che potrebbero essere creati. Contiene informazioni relative anche alle rotte e all’utilizzo dei path stessi, in termini di banda. Il Path DB può essere popolato con le informazioni generate localmente o raccolte dalla rete.
Il VNTM è l’elemento che astrae le informazioni di un livello di rete e le esporta verso il PCE.
Esiste un ulteriore elemento, l’OAM Handler , che consente di effettuare azioni di controllo del data plane mediante OAM a fini di monitoring o di testing.
Molto importante è il set delle Southbound interfaces, cioè delle modalità di interconnessione agli elementi della rete. Il Southbound Interface Manager è il blocco funzionale incaricato di configurare le risorse di rete e di acquisire le informazioni dalla rete. Le operazioni di configurazione di risorse di rete può essere fatta con il protocollo Netconf (descritto in RFC6241) oppure con OpenFlow (descritto in OpenFlow Specification 1.5.0). Le richieste di attivazione di percorsi circuiti ottici e di percorsi di Traffic Engineering vengono inviate ai NE utilizzando PCEP (descritto in RFC 5557).
Il controllore SDN dialoga verso i livelli superiori mediante una interfaccia Northbound costituita da un set di API basate su REST.

 

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