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O que é Network Functions Virtualization (NFV)?
Publicado em: 11 de julho de 2024
Colaboradores: Camilo Quiroz-Vazquez, Michael Goodwin
A Network Functions Virtualization (NFV) é um processo de arquitetura de rede que migra funções de rede, como balanceamento de carga e criptografia, do hardware físico para virtual machines (VMs). A NFV ajuda as organizações a reduzir custos e otimizar a implementação de serviços.
Uma abordagem tradicional de dispositivos de rede exige que cada função de rede, como balanceadores de carga, firewalls, gateways e roteadores, seja executada em hardware dedicado, o que pode ser caro e difícil de escalar.
Fazer atualizações em hardware dedicado pode levar meses ou exigir a compra de novo hardware compatível com a nova tecnologia. A dissociação dessas funções de rede dos dispositivos de hardware permite que os provedores de serviços aumentem consideravelmente a velocidade da implementação de novos serviços e, ao mesmo tempo, reduzam a necessidade de dispositivos físicos.
A arquitetura NFV usa virtualização e VMs para criar uma rede ágil que seja escalável, personalizável e gerenciável por meio de um único painel de controle. Um painel de controle centralizado permite que as operadoras de rede automatizem o provisionamento e a orquestração dos recursos de rede e respondam rapidamente às mudanças nos padrões de tráfego e nas demandas da rede.
A NFV atende ao número crescente de empresas que buscam manter o controle de sua infraestrutura de rede enquanto migram de hardware físico para recursos de computação virtualizados e em nuvem. Por esse motivo, a Forbes lista a NFV entre as cinco principais tecnologias que estão evoluindo os serviços de telecomunicações, juntamente com inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML), computação de borda, APIs e computer vision.1
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A arquitetura da NFV estabelece uma base, um processo e uma estratégia para a virtualização das funções de rede. O European Telecommunications Standards Institute (ETSI) Industry Specification Group for Network Function Virtualization (muitas vezes chamado de ETSI ISG NFV) produziu um white paper estabelecendo a estrutura inicial de código aberto para a NFV. Outras organizações participaram do desenvolvimento da NFV, mas a arquitetura básica permanece a mesma.
A arquitetura da NFV consiste de três camadas:
Funções de rede virtualizadas (VNFs)
VNFs são os serviços executados anteriormente no hardware físico. Roteamento, firewalls, configuração de IP e sistemas de detecção de intrusões, sistemas SD-WAN e programas de compartilhamento de arquivos são tipos comuns de funções de rede virtualizadas.
Quando virtualizados, esses serviços podem se conectar em um processo chamado de “encadeamento de serviços”. O encadeamento de serviços ajuda as operadoras de rede a automatizar o provisionamento de recursos para cada serviço na rede. Ter uma visão centralizada de todas as funções oferece às operadoras controle de rede aprimorado e permite que elas direcionem o tráfego e as cargas de trabalho para os servidores disponíveis, o que reduz o risco de interrupções no serviço.
Infraestrutura da Network Functions Virtualization (NFVI)
A infraestrutura da NFV consiste dos servidores, do armazenamento, dos switches e dos recursos de computação necessários para criar ambientes de NFV. Para abstrair as funções de rede do hardware físico, as operadoras de rede criam uma camada de virtualização, usando um software chamado hipervisor. Um hipervisor, ou monitor de virtual machine (VMM), cria uma camada de software capaz de segmentar várias virtual machines a partir de uma única máquina física. Essas virtual machines podem ser executadas lado a lado em seu próprio sistema operacional. A NFVI oferece conectividade para criar uma rede unificada a partir de várias máquinas físicas e virtual machines.
Gerenciamento, automação e orquestração de rede (MANO)
O NFV MANO é a estrutura básica para gerenciar a implementação, o provisionamento, o monitoramento e o desempenho das funções de rede virtualizadas. O NFV MANO também cria uma interface para que o NFVI se comunique e interaja com os sistemas de suporte operacional (OSS) e os sistemas de suporte de negócios (BSS) existentes.
O MANO é dividido em três subseções:
Usa tecnologias de virtualização para implementar novas funções de rede e provisionar recursos para as VNFs existentes. A orquestração da NFV também serve para autenticar solicitações de recursos da NFVI.
Otimiza o ciclo de vida do software, dos recursos virtuais e da rede física. As instâncias do VIM podem gerenciar vários recursos da NFVI ou se especializar em um aspecto específico, conforme a necessidade. Um VIM mantém um registro de recursos virtuais e físicos, permitindo que as operadoras de rede mantenham as operações e implementem novos serviços.
Padroniza as funções de rede virtual e aumenta a interoperabilidade dos recursos de rede definida por software (SDN). O gerenciamento do VNF inclui a instanciação, ou criação de instâncias, dimensionamento, atualização e encerramento de funções de rede virtualizadas.
Para aproveitar os benefícios da Network Functions Virtualization, as equipes de TI devem reconhecer e lidar com alguns desafios, especialmente as questões de visibilidade e segurança que podem acompanhar a NFV.
Os ambientes da NFV geralmente exigem ferramentas de monitoramento mais complexas para monitorar as várias virtual machines, funções e tráfego que passam pela rede. As funções virtualizadas também estão mais abertas a ataques cibernéticos e malware do que o hardware físico armazenado em um data center e precisam ser protegidas de maneiras diferentes. As empresas que desejam implantar a NFV devem combinar essa transição com práticas robustas de monitoramento e segurança específicas da NFV para proteger seus dados e sua infraestrutura.
A NFV ajuda a reduzir os custos de várias maneiras. Por um lado, reduz a quantidade de hardware que uma organização precisa comprar e o espaço de armazenamento necessário para abrigá-lo. Por exemplo, a NFV permite que várias virtual machines sejam executadas em um único servidor, o que reduz o espaço físico e a experiência necessárias para manter e atualizar os equipamentos.
A NFV ajuda a estender o ciclo de vida do hardware de rede, proporcionando às organizações um melhor retorno sobre os investimentos em infraestrutura. A NFV também ajuda a reduzir o consumo de energia do data center, reduzindo ainda mais os custos gerais de TI.
As soluções de NFV ajudam as organizações a gerar crescimento dos negócios e a planejar o futuro devido à escalabilidade que a virtualização oferece. A escalabilidade com hardware físico exige o transporte e a configuração de máquinas e técnicos no local para isso, enquanto a virtualização permite o provisionamento rápido e remoto da infraestrutura. A NFV também pode simplificar a implementação de atualizações de rede.
A Network Functions Virtualization ajuda as organizações a acelerar o lançamento de novos serviços, aplicativos e atualizações por meio de uma rede virtualizada.
As redes virtuais permitem que os operadores de rede automatizem a implementação de recursos e aplicações por meio de um processo chamado de implementação contínua. Depois que as alterações de código são aprovadas em uma série de testes predefinidos, as atualizações são disponibilizadas aos usuários.
A rede definida por software (SDN) e a Network Functions Virtualization compartilham elementos comuns, mas atendem a funções e casos de uso distintos. Ambas as funções são abordagens definidas por software baseadas na criação de uma camada virtualizada acima de uma rede física, que é usada para tornar as redes mais flexíveis.
No entanto, a SDN está focada em data centers, enquanto a NFV é voltada para redes de longa distância (WANs) e provedores e operadores de serviços de rede. Enquanto a NFV virtualiza as funções de rede e é usada para reduzir a necessidade de dispositivos físicos (aumentando a agilidade e reduzindo custos), a SDN ajuda as organizações a centralizar o gerenciamento de rede e melhorar o tráfego de rede de rotas.
A SDN consegue isso desacoplando o plano de controle (que organiza e define os controles de como os pacotes de dados são roteados em uma rede) do plano de dados subjacente, que é o mecanismo que migra os pacotes de dados.
Essa centralização permite um gerenciamento mais preciso dos recursos de rede com base em políticas específicas da organização e um uso mais eficiente do provisionamento automatizado. As operadoras de rede podem implementar ferramentas de automação, balancear a carga e provisionar recursos de forma dinâmica com base nas condições em tempo real, o que reduz a latência e aumenta a entrega geral dos serviços.
As funções de rede virtual podem ser implementadas em um ecossistema de SDN. Usadas em conjunto, a SDN e a NFV ajudam a criar redes ágeis e flexíveis, capazes de gerenciar ambientes virtuais complexos.
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Notas de rodapé
1 "The Five Technologies Accelerating Telco Evolution" (link externo a ibm.com), David Flower, Forbes Technology Council, 31 de outubro de 2023.
