Hybrid Networking SDN y SD-WAN: Interoperabilidad de arquitecturas de redes tradicionales y redes definidas por software en la era de la digitalización

Abstract

Desde hace una década, las redes de datos empresariales han experimentado una evolución vertiginosa dada por la adopción de modelos basados en la nube, contenedores y microservicios, primordialmente por que entregan mayor flexibilidad, efectividad y reducción de costos en cuanto a Tecnologías de la Información se refiere. Las redes de datos permiten que la información transmitida pueda llegar en cualquier momento a cualquier lugar, sin embargo, los requerimientos de usuarios y empresas actuales exigen cada vez una mejor respuesta de la infraestructura de telecomunicaciones. Esos requerimientos fueron más evidentes durante la época de pandemia COVID-19, llevándonos a una “Era de Datos y Sabiduría”, virtualidad y Transformación Digital, ya que la mayor parte de las actividades humanas y económicas dependen de una adecuada y segura transferencia de información sustentada por las redes de datos. Es así como los datos se convirtieron en el bien intangible más importante del siglo XXI. A medida que más dispositivos móviles 4G/5G-WiFi6E ingresan a la red, así como aplicaciones y servicios novedosos entran en funcionamiento, una mayor carga de envío y procesamiento se añade a la red, generando dificultades tanto en la administración y monitoreo, como en la configuración y restablecimiento en caso de fallas.Software-Defined Networking (o SDN por sus siglas en inglés), desde su creación y posterior adopción, ha prometido ser la solución a los problemas mencionados a través del uso de técnicas como programabilidad, Hardware Abierto con capacidades programáticas con P4, agilidad extrema, además del empleo de Interfaces Gráficas seguras que otorgan visibilidad total de la infraestructura. La presente tesis da un vistazo a la evolución de las redes de datos hacia el paradigma SDN y sus diversas adopciones (SD-Access, SD-Data Center y SD-WAN) con el fin de comprobar su facilidad de implementación, para lo cual se aborda los fundamentos de dichas tecnologías, partiendo de lo que implica el desacoplamiento del Plano de Control del Plano de Datos en equipos de red, hasta el concepto de cambio cultural y tecnológico denominado NetDevOps, imprescindible para que el ecosistema ágil SDN funcione de forma adecuada, atravesando por el análisis de protocolos estandarizados de próxima generación que permiten la implementación de estos entornos en redes reales: LISP, VXLAN, OMP y Segment-Routing, desarrollando a la par pruebas de concepto (PoCs) en ambientes de emulación y con equipos físicos, cerrando de esa manera el proceso investigativo que da validez a la integración de SDN basadas en programabilidad con redes tradicionales, siendo esa justamente la mayor contribución entregada por esta tesis.

For a decade, business data networks have undergone a dizzying evolution given by the adoption of cloud-based models, containers and microservices, primarily because they provide greater flexibility, effectiveness, and cost reduction in Information Technology. Data networks allow transmitted information to reach any place, at any time, however, the requirements of current users and modern companies increasingly demand a better response from the telecommunications infrastructure. These requirements were more evident during the time of COVID-19 pandemic, leading us to the “Age of Data and Wisdom”, virtuality, and Digital Transformation, since most human and economic activities depend on an adequate and secure transfer of information supported by data networks. This is how data became the most important intangible asset of the 21st Century. As more 4G/5G-WiFi6E mobile devices enter the network, as well as novel applications and services, an increased forwarding and processing load is added, creating difficulties in both management and monitoring, as well as configuration and troubleshooting in case of failures. Software-Defined Networking (SDN), since its creation and adoption, has promised to be the solution to the aforementioned problems through the use of techniques such as programmability, Open-Hardware with P4-programmatic capabilities, extreme agility, separation of concerns, in addition to the use of Graphical Interfaces that provide total visibility. This thesis takes a look at the evolution of data networks towards the SDN paradigm and its various adoptions (SD-Access, SD-Data Center and SD-WAN). In order to check its feasibility of implementation, and addressing the fundamentals of these technologies, the investigation starts from what decoupling of Control Plane from the Data Plane in network equipment implies, to the concept of a cultural and technological change called NetDevOps, essential for the SDN-agile ecosystem to function properly, going through the analysis of next-generation standardized protocols that allow the implementation of these environments in real world: LISP, VXLAN, OMP and Segment-Routing, while developing proofs of concepts (PoCs) in emulated and physical scenarios, thus closing the investigative process that validates the SDN integration based on software and hardware programmability with traditional networks, and that is the main contribution of the present doctoral thesis.