¿Qué son las redes definidas por software?

Las redes definidas por software (SDN) constituyen un enfoque de la infraestructura de TI que abstrae los recursos de red en un sistema virtualizado. Esto es lo que se denomina virtualización de la red. Separan las funciones de envío de datos de las de control para diseñar una red que se pueda programar y gestionar desde un solo lugar, lo que también se describe como separación del plano de control del de datos. Permiten que el equipo de operaciones de TI controle el tráfico de red en las topologías de redes complejas con un panel concentrado, en vez de gestionar cada dispositivo de forma manual.

Las empresas adoptan las SDN en respuesta a las limitaciones de las infraestructuras tradicionales para controlar los sistemas de forma concentrada, automatizada y basada en las políticas. Estas son algunas de las ventajas específicas que ofrecen estas redes:

• Separación del plano de control del de datos: El plano de control, que se encarga de tomar las decisiones sobre la manera de enviar los paquetes de datos, se encuentra implementado y concentrado en controladores basados en software. El plano de datos, que se encarga de efectivamente enviar esos paquetes de datos a través de la red, permanece en los dispositivos de red basados en hardware, pero está simplificado y se ocupa solo del envío de paquetes. En las redes tradicionales, el plano de control y el de datos suelen estar integrados dentro de los dispositivos de red, como los switches, los enrutadores y los puntos de acceso, por lo que se elimina la posibilidad de llevar a cabo el control desde un solo lugar.
• Control concentrado: Las redes definidas por software proporcionan control concentrado, dado que en ellas las políticas y las configuraciones de la red se gestionan y aplican desde un controlador central. Esto las diferencia de las redes tradicionales, en las cuales las políticas y las configuraciones de la red se distribuyen entre varios dispositivos.
• Menor costo: Las infraestructuras de las SDN suelen tener un costo menor que sus equivalentes en hardware, puesto que se ejecutan en servidores comerciales y no en dispositivos costosos que tienen un propósito específico. Además, ocupan un entorno menor, ya que permiten ejecutar varias funciones en un solo servidor. Al necesitar menos hardware, se logra la consolidación de los recursos, lo cual da como resultado una reducción de los costos generales, energéticos y de espacio físico.
• Mayor capacidad de ajuste y flexibilidad: La virtualización de la infraestructura de red te permite ampliar o contraer los recursos de red cuando lo consideres oportuno, sin tener que agregar otra pieza de hardware propietario. Las redes definidas por software te ofrecen una enorme flexibilidad que posibilita el aprovisionamiento de autoservicio de los recursos de red.
• Programación y automatización sencilla: En las redes definidas por software, los administradores definen las políticas y las configuraciones de la red mediante el uso de las interfaces de programación de aplicaciones (API) y la lógica definida por software. Esto permite el aprovisionamiento dinámico de los recursos de red y su gestión basada en las políticas, lo que facilita su rápida implementación y adaptación a las necesidades empresariales en constante cambio. En las redes tradicionales, la configuración y la gestión de los dispositivos de red se suelen llevar a cabo de forma manual con interfaces de línea de comando (CLI) o herramientas de configuración específicas de los dispositivos.
• Gestión simplificada: Una SDN da lugar a una infraestructura general más fácil de operar, ya que no se requieren grandes especialistas de redes para gestionarla. 

Las SDN, en combinación con el almacenamiento definido por software y otras tecnologías, construyen un enfoque de infraestructura de TI conocido como hiperconvergencia: un enfoque definido por software para todo.

La virtualización de las funciones de red (NFV) abstrae las funciones de red del hardware y respalda las SDN al proporcionar una infraestructura flexible para que se ejecuten. 

En el caso de las empresas de telecomunicaciones, la NFV brinda a los proveedores flexibilidad para ejecutar funciones en diferentes servidores o trasladarlas según sea necesario cuando cambie la demanda. Esta flexibilidad agiliza la prestación de servicios y la distribución de aplicaciones por parte de los proveedores de telecomunicaciones. Por ejemplo, si un cliente solicita una función de red nueva, se puede poner en marcha una máquina virtual que gestione esa solicitud. Cuando la función ya no sea necesaria, se podrá retirar la máquina virtual. Esto permite determinar el valor de un posible nuevo servicio sin correr muchos riesgos.

La NFV y la SDN pueden utilizarse en conjunto, según lo que se quiera lograr, y ambas utilizan un hardware básico. Con ellas, puedes crear una arquitectura de red más flexible y programable que utilice los recursos de manera eficiente.

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La arquitectura de las SDN separa las funciones de control de la red de las de envío de datos; concentra la información y la gestión de la red en los controladores basados en el software y permite la gestión programable, flexible y ajustable de los recursos de la red a través de las API y las interfaces estandarizadas. La arquitectura refleja el cambio en la distribución del control y la responsabilidad con respecto a las redes tradicionales.

El plano de control se encarga de tomar decisiones de alto nivel sobre la manera en que deberían enviarse los paquetes de datos a través de la red. En las redes definidas por software, el plano de control se encuentra concentrado e implementado en el software, y se suele ejecutar en un controlador o un sistema operativo de red unificado. El controlador se comunica con los dispositivos de red mediante un protocolo estandarizado, como OpenFlow, NETCONF o gRPC, y mantiene una visión global de la topología y el estado de la red.

El plano de datos, también conocido como plano o elemento de envío, se encarga de enviar los paquetes de datos a través de la red de acuerdo con las instrucciones que recibe del plano de control. En las redes definidas por software, el plano de datos se encuentra implementado en los dispositivos de la red, como los conmutadores, los enrutadores y los puntos de acceso, los cuales se conocen como elementos de envío. Estos dispositivos dependen del plano de control para recibir las instrucciones sobre el proceso de envío de los paquetes de datos, y pueden estar simplificados o especializados para centrarse solo en esa tarea.

Elementos de las redes definidas por software

Dentro de la arquitectura de las redes definidas por software, varios elementos definen la gestión de sus procesos.

Dos tipos de API permiten la comunicación entre los planos y con la red más amplia:

• API southbound. Se utilizan en las arquitecturas de las SDN para la comunicación entre el plano de control y el de datos. Estas API permiten que el controlador programe y configure los dispositivos de red, recupere la información sobre la topología y el estado de la red y reciba notificaciones sobre los eventos de la red, como las fallas de conexión o las congestiones. Las API southbound incluyen OpenFlow, que se suele utilizar para las comunicaciones entre el controlador y los switches de la red.
• API northbound. Se utilizan para exponer la función del controlador de la SDN ante las aplicaciones y los servicios de gestión de redes de nivel superior. Estas API permiten que las aplicaciones externas interactúen con el controlador de la red definida por software, soliciten servicios de red y recuperen la información sobre la topología, los flujos del tráfico y los indicadores del rendimiento de la red. Las API northbound permiten que las tareas de gestión de la red se puedan programar y automatizar; además, facilitan su integración en los sistemas de organización, las plataformas de nube y otras herramientas de gestión.

Asimismo, el controlador de la SDN es el elemento central de su arquitectura, ya que es el encargado de implementar las funciones de control de la red y de coordinar la comunicación entre el plano de control y el de datos. Proporciona una visualización concentrada de la red, mantiene la información sobre su estado y toma decisiones sobre la configuración y la gestión de los dispositivos de la red en función de sus políticas y requisitos. Algunos ejemplos de los controladores de las redes definidas por software son OpenDaylight, ONOS y Ryu.

Los dispositivos de red, como los switches, los enrutadores y los puntos de acceso, conforman el plano de datos de la arquitectura de las SDN. Estos dispositivos envían los paquetes de datos según las instrucciones que reciben del controlador y pueden admitir funciones como el envío basado en los flujos, la calidad del servicio (QoS) y la ingeniería del tráfico. En las redes definidas por software, los dispositivos de red se suelen simplificar y estandarizar para que admitan la programación y la interoperabilidad con el controlador.

Gestión y organización: Las arquitecturas de las SDN también pueden incluir sistemas de gestión y organización que se encargan de implementar, configurar y supervisar los recursos de las redes. Los sistemas de gestión y organización interactúan con el controlador de la red definida por software a través de las API northbound para automatizar las tareas de administración de la red, optimizar el uso de los recursos y garantizar la disponibilidad y el rendimiento de los servicios.

Las redes definidas por software ofrecen varias ventajas para la seguridad:

• Debido a que las redes definidas por software utilizan un plano de control concentrado, la aplicación de las políticas de seguridad es más sencilla que con el modelo de redes tradicionales. Las SDN permiten que haya una aplicación uniforme y simplificada de dichas políticas en toda la red, lo que reduce el riesgo de que haya errores de configuración.
• El controlador concentrado ofrece una visión global del tráfico de la red, lo que permite que la supervisión sea más eficaz y que las posibles amenazas se puedan identificar con mayor rapidez.
• Gracias a esto se pueden detectar las amenazas y corregirlas en tiempo real, ya que las SDN ajustan las configuraciones de la red de forma dinámica y aíslan los segmentos afectados o redirigen el tráfico para evitar los nodos comprometidos.
• El plano de control concentrado también puede lograr que las configuraciones y las políticas de seguridad se actualicen automáticamente en toda la red, lo que garantiza que se apliquen los parches correspondientes en todos los dispositivos de forma inmediata y que estos se configuren de acuerdo con los últimos estándares de seguridad.
• Las SDN pueden aplicar la microsegmentación, que posibilita el aislamiento específico de diferentes segmentos de la red y reduce la superficie de ataque al contener las posibles amenazas en segmentos particulares.
• El registro y el análisis del tráfico de la red desde un solo lugar permiten comprender mejor el comportamiento de la red, lo cual facilita la identificación de las actividades anómalas y los potenciales fallos de seguridad.
• Las SDN se integran fácilmente con diversas herramientas de seguridad, como los sistemas de detección de intrusos (IDS), los sistemas de prevención de intrusos (IPS), los firewalls y los sistemas de gestión de la información y los eventos de seguridad (SIEM).

Desde luego, las redes definidas por software presentan sus propios desafíos de seguridad, la mayoría de los cuales están relacionados con sus funciones de control concentradas. Estos son algunos de ellos:

1. El controlador de SDN es un elemento fundamental y, por lo tanto, un punto único de fallas potencial. Si se compromete el controlador, se puede perder el control de toda la red.
2. El controlador de las SDN constituye un objetivo de gran valor para los atacantes. Por ello, garantizar su seguridad es primordial para poder mantener la seguridad de toda la red.
3. Además, se deben utilizar sistemas sólidos de cifrado y autenticación con el fin de proteger la comunicación entre el controlador y los dispositivos de red para evitar la interceptación, la manipulación o la suplantación de los mensajes de control.
4. Del mismo modo, las API que se usan para la comunicación entre el controlador y las aplicaciones (northbound) y entre el controlador y los dispositivos de la red (southbound) deben protegerse del acceso no autorizado y de los ataques.

A medida que evolucionan las redes, se vuelven más complejas junto con las políticas que implementan con tanta facilidad. El mantenimiento de políticas de seguridad uniformes en el entorno dinámico de las SDN, que puede convertirse en uno de gran tamaño, es una tarea compleja y que puede dar lugar a errores. Otro desafío es asegurarse de que las políticas de seguridad no entren en conflicto entre ellas y de que se apliquen de manera uniforme.

En cualquier arquitectura de red, las soluciones de seguridad deben ajustarse a la par de la red para poder manejar los mayores volúmenes de tráfico y dispositivos, sin que ello aumente significativamente la latencia ni genere bloqueos en el rendimiento. A menudo, las ventajas de las SDN superarán sus desafíos, ya que un plano de control concentrado genera uniformidad y facilita las implementaciones de seguridad.

Las redes definidas por software (SDN) brindan un enfoque flexible, programable y concentrado para gestionar la red, que puede aplicarse a una gran variedad de casos prácticos en diferentes sectores y aplicaciones.

• En la optimización del centro de datos, la virtualización y la gestión automatizada de las SDN aportan flexibilidad y reducen la probabilidad de que se produzcan errores.
• En la NFV, las SDN pueden remplazar los dispositivos de red tradicionales (como los firewalls y los equilibradores de carga) por software que se ejecuta en el hardware básico, lo cual reduce los costos y aumenta la flexibilidad. Las SDN también facilitan la creación de cadenas de servicios en las que los datos fluyen a través de varias VNF, lo que permite establecer rutas personalizadas para los paquetes de datos.
• En las redes de campus y empresas, la gestión concentrada de las políticas de las SDN posibilita la aplicación de políticas de seguridad uniformes en toda la red. Las SDN también pueden ajustar los controles de acceso de manera dinámica en función de la identidad, el dispositivo y el contexto del usuario, para mejorar su seguridad y experiencia.
• La tecnología de las SDN se puede utilizar para optimizar y gestionar las conexiones de la red de área amplia (WAN), lo cual mejora el rendimiento y la confiabilidad de las conexiones de larga distancia. Esto resulta particularmente útil para las empresas que cuentan con varias sucursales.
• En la integración del cloud computing y multicloud, las SDN optimizan la integración y la gestión de los entornos multicloud y, por lo tanto, las empresas pueden utilizar recursos de varios proveedores de nube de manera eficiente, así como ofrecer soluciones de red ajustables que crezcan según las necesidades de las aplicaciones de la nube.
• En las redes del Internet de las cosas (IoT), las SDN responden a los elevados requisitos de ajuste, ya que adaptan la configuración de la red de forma dinámica a medida que se incorporan nuevos dispositivos. Además, al poder llevar a cabo el control desde un solo lugar, se aplican políticas de seguridad uniformes en todos los dispositivos del IoT y se reducen los riesgos relacionados con los endpoints que no están protegidos.
• En las redes 5G, las SDN facilitan la creación de segmentos de red virtual, cada uno de los cuales se optimiza para diferentes tipos de servicios, como la baja latencia para los vehículos autónomos o el alto rendimiento para la transmisión de videos.
• En los casos de recuperación ante desastres y de continuidad empresarial, las SDN automatizan los procesos de tolerancia a fallos, de manera que los servicios de red se restauren con rapidez cuando se produzcan errores. Asimismo, facilitan la creación de soluciones de backup de la red más eficientes y flexibles, lo que garantiza la integridad de los datos y su disponibilidad durante los desastres.

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