O que é um plano de controle?

À medida que as redes de computadores se tornaram uma parte essencial dos negócios modernos, conectando pessoas e dispositivos em todo o mundo, a importância da arquitetura de rede e dos componentes dos quais elas dependem também aumentou. 

O plano de controle é o principal responsável por controlar os processos e as funções que regem como os dados viajam por uma rede. Para isso, segue protocolos ou regras de roteamento, informados por algoritmos, para determinar a melhor rota para os dados seguirem entre os dispositivos (também conhecidos como "nós").  

As redes são geralmente descritas como uma série de planos (ou camadas) que conectam os vários nós que compõem a rede. O plano de dados, o plano de controle e o plano de gerenciamento desempenham funções diferentes e têm requisitos de segurança diferentes quanto à forma como conduzem os dados.

• Plano de controle: o plano de controle define como a rede é disposta e como os dados serão tratados, especialmente o caminho que os dados percorrerão à medida que são roteados pela rede. 

• Plano de dados: também conhecido como plano de encaminhamento , o plano de dados permite que os dados sejam enviados pela rede por meio de dispositivos como roteadores e comutadores. 

• Plano de gerenciamento: o plano de gerenciamento é onde as operações da rede são coordenadas, incluindo a configuração da rede e a administração de políticas que definem sua funcionalidade. 

Antes de mergulhar nos benefícios dos planos de controle e como eles funcionam, há alguns termos que ajudarão você a entender:

• Rede de computadores: uma rede de computadores são dois ou mais dispositivos de computação conectados (como computadores desktop, dispositivos móveis, roteadores ou aplicações) com o objetivo de transmitir e compartilhar recursos e informações. A configuração de dispositivos e sistemas em uma rede é um processo conhecido como orquestração de rede. Os dispositivos em rede dependem de protocolos de comunicação, regras que descrevem como transmitir ou trocar dados em uma rede, para compartilhar informações por meio de conexões físicas ou sem fio. Por exemplo, o Edge Gateway Protocol (BGP) gerencia como os dados são roteados de rede para rede na internet. 

• Rede definida por software: rede definida por software (SDN) é uma abordagem controlada por software para arquitetura de rede de computadores que depende fortemente de interfaces de programação de aplicativos (APIs)—conjuntos de regras que permitem que aplicações se comuniquem entre si e troquem dados e funcionalidades. 

• Roteadores: um roteador é um dispositivo físico ou virtual que envia pacotes de dados entre redes. Um pacote de dados é uma unidade de informações de roteamento que foi formatada corretamente para ser transmitida por uma rede. Os planos de controle, físicos ou virtuais, permitem que os roteadores analisem pacotes de dados e determinem o melhor caminho para enviá-los através da rede. A maioria dos planos de controle e roteadores usa algoritmos de roteamento altamente sofisticados para encaminhar pacotes de dados.

• Comutador: um comutador é um componente que permite que vários dispositivos sejam conectados por meio do encaminhamento de dados. Os comutadores são um componente central usado em redes de computadores modernas, incluindo a internet. Os comutadores usam cabos Ethernet para migrar pacotes de dados entre dispositivos, permitindo que dados e recursos sejam compartilhados entre usuários e nós. 

O plano de controle desempenha quatro funções críticas que permitem a operação de redes de computadores modernas: roteamento, gerenciamento de tráfego, manutenção de topologia e balanceamento de carga.

Uma das funções mais importantes que os planos de controle desempenham em uma rede de computadores é o roteamento, que significa determinar o caminho que os dados percorrem na rede. O roteamento depende de coletas de dados, conhecidas como tabelas de roteamento, que listam as várias rotas que as informações poderiam seguir. Em alguns casos, cada uma dessas rotas terá uma métrica específica associada que o roteador e o plano de controle considerarão ao rotear os dados. 

Além das tabelas de roteamento, os roteadores usam um conjunto de regras ou protocolos para escolher as rotas corretas. Um exemplo é o popular protocolo Open Shortest Path First (OSPF) usado para controlar a configuração de rede. Outro é o Sistema de Nomes de Domínio (DNS), um protocolo que traduz nomes de domínio em endereços IP com para ajudar os navegadores a carregar sites.

Enquanto o processo de roteamento define as rotas que os dados seguirão em uma rede, a função de gerenciamento de tráfego prioriza e molda o tráfego de rede para garantir a alta disponibilidade das aplicações que os dispositivos na rede estão executando. O plano de controle aplica políticas de rede definidas pelos administradores, como listas de controle de acesso (ACLs) que ajudam a otimizar o desempenho e a segurança da rede. Além disso, priorizar e controlar o tráfego em toda a rede minimiza a probabilidade de falha da rede ou de falha de dispositivos conectados na rede. 

Além de gerenciar e rotear o tráfego de rede, o plano de controle também mantém uma topologia de rede, normalmente representada como um gráfico, que mostra a disposição dos computadores e outros dispositivos na rede. Essas conexões complexas são estabelecidas e mantidas por meio de uma combinação de componentes físicos e virtuais, como roteadores e software. O plano de controle gerencia a topologia de rede, mantendo tabelas de roteamento detalhadas que mostram como os dados devem ser transmitidos por uma rede para obter resultados ideais.

Balanceamento de carga é o processo de distribuição eficiente do tráfego da rede por muitos servidores diferentes para aumentar a disponibilidade do sistema e melhorar a experiência do usuário. Ele é realizado no plano de controle. Os sites e aplicativos mais populares recebem milhões de solicitações de usuários por dia, tornando o balanceamento de carga (e os planos de controle que o habilitam) crítico para a funcionalidade do aplicativo e do site. No plano de controle, o agendador é um processo que atribui cargas de trabalho aos nós e garante que os recursos de computação sejam usados de forma eficiente. 

Para equilibrar o tráfego e o fluxo de trabalho, o plano de controle está constantemente movendo dados entre os nós em uma rede. Normalmente, isso envolve agrupamento, que é conectar um grupo de computadores para que seus recursos possam ser combinados em uma única unidade funcional. O balanceamento de carga do plano de controle (CPLB) contribui para a alta disponibilidade do plano de controle e pode ser usado para equilibrar o tráfego interno, dados originados dentro de uma rede, e tráfego externo, dados originados de uma fonte externa.  

Os planos de controle funcionam de maneira diferente, dependendo de como a rede de computadores em que estão instalados estiver configurada. Em uma rede de computadores convencional ou tradicional, os dispositivos de hardware fixos, como roteadores e comutadores, controlam o tráfego de rede. Em uma rede convencional, o plano de controle, os planos de gerenciamento e os planos de dados são todos instalados no firmware de roteadores e comutadores. No entanto, essa abordagem está se tornando menos prática à medida que as empresas modernas migram cada vez mais para arquiteturas de SDN, o que lhes dá mais escalabilidade.

À medida que a rede de computadores se tornou mais essencial para os negócios, a SDN surgiu como a forma mais eficiente de habilitar muitas aplicações. O mercado de SDN está crescendo rapidamente; em 2023, foi estimado em US$ 24 bilhões, e espera-se que cresça a uma taxa composta de crescimento anual de mais de 19% (US$ 60 bilhões) nos próximos quatro anos.¹

A SDN depende de uma plataforma centralizada usada para se comunicar com a infraestrutura de TI geral de uma empresa. Essa plataforma é usada para direcionar dados e tráfego de rede entre dispositivos. 

Em uma SDN, o plano de controle usa um componente especializado chamado servidor de APIs para gerenciar e controlar os dados trocados entre os nós. Usando planos de controle e funcionalidade de APIs, as SDNs podem operar ambientes de aplicações de negócios como código de computador, minimizando o tempo do desenvolvedor e ajudando empresas modernas a operar com mais eficiência. 

Os planos de controle têm muitos benefícios quando se trata de gerenciamento de rede. Veja aqui os mais comuns:

• Eficiência: o plano de controle fornece um único ponto a partir do qual cada dispositivo ou nó em uma rede pode ser gerenciado. Por exemplo, os administradores de rede usam o plano de controle para definir as configurações de segurança, como controle de acesso, e automatizar a entrega de atualizações de software críticas.

• Adaptabilidade: o plano de controle permite que os dispositivos em uma rede reajam dinamicamente a mudanças na funcionalidade da rede, como falha de links ou queda de energia. Por exemplo, quando se trata de rotear dados em uma rede, o plano de controle pode se ajustar quando um nó falha e redirecionar os dados de acordo. 

• Escalabilidade: os planos de controle são considerados altamente escaláveis porque recursos adicionais podem ser adicionados facilmente sem aumentar a complexidade da rede. Alguns planos de controle são até mesmo configurados para serem automaticamente escaláveis, um funcionalidade conhecida como escalonamento automático. Quando o tráfego de usuários em uma rede atinge um determinado limite, o dimensionamento automático aciona o provisionamento de recursos de computação adicionais.

• Resiliência: os planos de controle são altamente resilientes devido a certos aspectos de sua arquitetura. Primeiro, eles geralmente são mantidos separados do plano de dados, o que significa que uma falha no plano de controle (por exemplo, um mau funcionamento do balanceador de carga) não afetará o plano de dados.

• Baixa latência: os planos de controle monitoram a latência e outras métricas de desempenho para sistemas e dispositivos conectados em uma rede (como computadores, dispositivos móveis e placas gráficas) para que possam ser mantidos abaixo de determinados níveis. Em particular, é importante monitorar a latência da CPU, pois reflete a quantidade de tempo que os dados levam para se mover pelo sistema. 

• Segurança: os planos de controle com funcionalidades de segurança adicionais (conhecidos como planos de controle de endpoint) dão aos administradores de rede a capacidade de monitorar os dispositivos conectados a uma rede, identificar ameaças e aplicar políticas de segurança adicionais. 

Os planos de controle são parte vital das redes de computadores e são essenciais para muitas aplicações empresariais valiosas.  

A computação em nuvem, o acesso sob demanda de recursos de computação pela internet, é altamente dependente das redes de computadores que os planos de controle sustentam. Na verdade, os planos de controle se tornaram tão essenciais para as arquiteturas de nuvem que agora existem planos de controle de nuvem específicos projetados para serem implementados exclusivamente em ambientes de nuvem. Os planos de controle em nuvem fornecem gerenciamento, roteamento e outras funcionalidades essenciais que conectam dispositivos em redes de nuvem. 

O mercado de computação em nuvem é um dos setores de tecnologia que mais crescem no mundo. Em 2021, foi estimado em US$ 551,8 bilhões. Até 2031, estima-se que tenha crescido para US$ 2,5 trilhões.² Todos os maiores provedores de nuvem do mundo usam planos de controle como parte de sua arquitetura de rede. Isso inclui o Google Cloud, Microsoft Azure e Amazon Web Services (AWS.) 

Talvez o cluster mais popular, o cluster Kubernetes executa especificamente aplicações conteinerizadas, gerenciando nós a partir do plano de controle e permitindo que o código de software seja executado em qualquer ambiente de computação. Por meio de componentes especializados conhecidos como Kube-Proxies, os administradores de rede podem monitorar as alterações que ocorrem em nós individuais em um cluster e ajustar as regras de rede dentro de cada nó individual para se adaptar a elas. 

Análise de dados como serviço (AaaS) é um tipo de modelo de entrega de recursos que oferece às empresas a funcionalidade de análise de dados sem precisar criar sua própria plataforma de dados ou contratar uma equipe para gerenciá-la. Os planos de controle ajudam analistas de dados e arquitetos de nuvem a provisionar a infraestrutura necessária para analisar dados e executar tarefas críticas de análise. Os planos de controle de nuvem habilitam muitos recursos de armazenamento de dados baseados na nuvem que são críticos para a AaaS.

A autenticação multifator (MFA) é um tipo de verificação de identidade que exige que o usuário forneça mais de uma evidência que comprove quem ele está afirmando ser. A MFA é amplamente usada por muitas aplicações populares, como aplicativos bancários pessoais, prestadores de serviços de saúde, provedores de e-mail e sites de redes sociais. Os planos de controle gerenciam a instalação e as configurações de todas as tarefas de MFA; por exemplo, a emissão e validação de senhas de uso único (OTPs) que ajudam a tornar as contas de usuário mais seguras.