Le SDN se présente comme une technologie fondamentale pour le développement de nouvelles avenues technologiques et d’applications de mise en réseau.
L’essor des contenus multimédias, la prolifération des appareils mobiles et la demande croissante en informatique dématérialisée ont tous contribué à l’émergence d’un besoin impératif pour des architectures réseau plus souples et performantes.
Ces tendances, caractérisées par des schémas de trafic fluctuants et des augmentations soudaines de la demande en ressources spécifiques, ont mis à rude épreuve les architectures réseau traditionnelles, peinant à s’adapter.
Une approche alternative est devenue nécessaire, car l’extension de l’infrastructure réseau pour gérer ces variations peut s’avérer extrêmement coûteuse et complexe.
Le SDN a été conçu pour pallier ce problème en dissociant le plan de contrôle du plan de données. Cette séparation permet au réseau de se reconfigurer de manière autonome en réponse aux changements de demandes, améliorant ainsi son efficacité et ses performances globales. Examinons plus en détail ce qu’implique le SDN.
Qu’est-ce que le SDN ?
Le réseau défini par logiciel (SDN) est une architecture réseau novatrice qui permet aux administrateurs d’utiliser un logiciel pour définir et gérer le comportement des équipements réseau, au lieu de les configurer individuellement.
Il est souvent associé à la virtualisation des fonctions réseau (NFV) pour accroître davantage la flexibilité et la rentabilité du réseau. De plus, il permet de centraliser l’intelligence du réseau, ce qui simplifie le dépannage et la surveillance du réseau.
Architecture du SDN
Une architecture SDN se compose généralement de trois couches principales : la couche application, la couche contrôle et la couche données.
Crédit image : Sotirios Goudos
- Couche application : il s’agit de la couche supérieure de l’architecture SDN. Elle est chargée de définir le comportement attendu du réseau. Les applications de cette couche peuvent inclure des outils d’ingénierie du trafic, des politiques de sécurité ou des superpositions de réseaux virtuels.
- Couche contrôle : la couche contrôle est responsable de la mise en œuvre des politiques et règles établies au niveau de la couche application. Elle est généralement matérialisée par un contrôleur central qui communique avec les périphériques réseau situés dans la couche données.
- Couche données ou couche infrastructure : cette couche englobe les dispositifs réseau physiques, tels que les commutateurs et les routeurs, qui composent le plan de données. Ces appareils sont chargés de la transmission du trafic réseau à travers le réseau.
Les interfaces Northbound et Southbound sont utilisées pour faciliter la communication entre les différentes couches de l’architecture. L’intégration de ces trois couches permet au réseau de fonctionner de manière coordonnée et efficace.
Comment fonctionne le SDN ?
Dans un réseau SDN, les plans de contrôle et de données sont séparés. Le plan de contrôle décide de la manière dont le trafic est transmis sur le réseau, tandis que le plan de données assure la transmission du trafic en fonction de ces décisions.
Crédit d’image: Jun Luo
Le plan de contrôle est mis en œuvre par un contrôleur central, une application logicielle exécutée sur un seul serveur ou un groupe de serveurs. Le contrôleur maintient une vision globale du réseau et s’en sert pour décider de la manière dont le trafic doit être transféré. Pour ce faire, il communique avec les éléments du plan de données du réseau, appelés « éléments de transfert » ou « commutateurs ».
Ces commutateurs dans un réseau SDN sont généralement « ouverts », c’est-à-dire qu’ils peuvent être contrôlés et programmés par un logiciel externe, au lieu d’être codés en dur avec un ensemble fixe de règles pour le transfert du trafic. Le contrôleur peut donc configurer les commutateurs pour qu’ils transmettent le trafic de la manière souhaitée.
Pour piloter les commutateurs, le contrôleur communique avec eux au moyen d’une API Sud, un ensemble de protocoles et d’interfaces que le contrôleur peut utiliser pour envoyer des instructions aux commutateurs et recevoir des informations sur leur état. Le contrôleur utilise également des API Nord pour communiquer avec des applications et des systèmes de niveau supérieur qui ont besoin d’utiliser le réseau, tels que des applications exécutées dans le cloud.
Ainsi, le contrôleur agit comme le « cerveau » du réseau, en décidant de la manière dont le trafic doit être transmis et en communiquant ces décisions aux commutateurs, qui agissent comme le « muscle » du réseau, exécutant les instructions reçues du contrôleur et acheminant le trafic en conséquence.
Fonctionnalités du SDN
Plusieurs fonctionnalités clés du SDN le distinguent des architectures de réseau traditionnelles :
- Flexibilité : il est possible d’apporter des modifications au réseau sans avoir à reconfigurer physiquement les appareils, ce qui permet aux gestionnaires de réseau de réagir rapidement à l’évolution des besoins et des circonstances.
- Programmabilité : le comportement du réseau peut être contrôlé par programme à l’aide d’API ou d’autres outils de développement logiciel. Cela facilite l’automatisation des tâches réseau et l’intégration du réseau avec d’autres systèmes.
- Abstraction : dans une architecture SDN, le plan de contrôle est séparé du plan de données, qui achemine le trafic. Cela permet aux ingénieurs de modifier facilement le fonctionnement du réseau sans affecter les dispositifs de transfert de trafic.
- Virtualisation : le SDN permet la virtualisation des ressources réseau, ce qui permet aux administrateurs de créer des réseaux virtuels à la demande. Cela peut être particulièrement utile dans les environnements de cloud computing où la demande de ressources réseau peut être très dynamique.
Outre les fonctionnalités mentionnées ci-dessus, le principal avantage de l’utilisation du SDN est qu’il permet aux entreprises de simuler leur infrastructure de réseau physique par un logiciel, réduisant ainsi les dépenses d’investissement (CAPEX) et les dépenses d’exploitation (OPEX).
Types d’architectures SDN
En général, différents types de réseaux peuvent nécessiter des approches différentes en matière de SDN.
Par exemple, un grand réseau d’entreprise doté de nombreux types d’appareils différents et d’une topologie complexe peut bénéficier d’une architecture SDN hybride, qui combine des éléments de SDN centralisé et distribué. À l’inverse, une conception SDN centralisée peut bien fonctionner pour un réseau plus petit avec moins d’appareils et une topologie plus simple.
Il est important d’évaluer attentivement les différentes options et de choisir l’architecture qui répond le mieux aux besoins de l’organisation. Le SDN utilise principalement cinq modèles d’architecture différents.
#1. SDN centralisé
Dans une architecture SDN centralisée, toutes les fonctions de contrôle et de gestion sont regroupées dans un seul contrôleur central, ce qui permet aux administrateurs de définir et de piloter facilement le comportement du réseau. Cependant, cela peut également créer un point de défaillance unique.
#2. SDN distribué
Dans ce type d’architecture, les fonctions de contrôle sont réparties entre plusieurs contrôleurs, ce qui améliore la fiabilité mais rend plus complexe la gestion du réseau.
#3. SDN hybride
Le modèle d’architecture SDN hybride combine des éléments SDN centralisés et distribués. Il peut utiliser un contrôleur centralisé pour certaines fonctions et des contrôleurs distribués pour d’autres, selon les besoins du réseau.
#4. Superposition SDN
Les architectures superposées utilisent des technologies de réseau virtuel, telles que VXLAN ou NVGRE, pour créer un réseau logique au-dessus d’un réseau physique existant. Cela permet aux administrateurs de créer des réseaux virtuels qui peuvent être facilement créés, modifiés et supprimés.
#5. SDN sous-jacent
L’architecture sous-jacente utilise l’infrastructure réseau existante pour prendre en charge la création de réseaux virtuels qui peuvent utiliser des technologies telles que MPLS ou le routage de segment pour créer des liens virtuels entre les périphériques du réseau.
Ressources d’apprentissage
Il peut être difficile de choisir les meilleures ressources pour apprendre les concepts liés au SDN, car il existe de nombreuses options différentes. Il peut donc être utile d’essayer différentes ressources pour voir celle qui vous convient le mieux.
#1. SDN Crash Course Pratique/Pratique
Il s’agit d’un cours proposé sur la plateforme Udemy. Ce cours constitue un excellent moyen d’acquérir une expérience pratique de la programmation réseau basée sur SDN et OpenFlow. Il couvre également une variété de concepts OpenFlow avancés tels que la table de compteur (QoS) et la table de groupe (Load balancer, Sniffer).
Nous recommandons vivement ce cours à tous ceux qui souhaitent en savoir plus sur le SDN et les différentes technologies impliquées. Des connaissances de base en réseau suffisent pour commencer ce cours.
#2. SDN : réseaux définis par logiciel
Ce livre traite principalement des technologies et protocoles clés du SDN, notamment OpenFlow, OpenStack et ONOS. Il fournit des exemples détaillés de la manière dont ces technologies peuvent être utilisées pour créer et gérer des réseaux.
Il offre également des conseils utiles pour la configuration et la gestion des réseaux SDN, y compris le dépannage et les considérations de sécurité.
#3. SDN et NFV simplifiés
Ce livre fournit un aperçu complet du SDN et de la NFV, y compris leurs avantages, leurs technologies et leurs applications. Il comprend également des exemples concrets et des études de cas pour aider à illustrer les points clés et montrer comment ces technologies sont utilisées dans l’industrie.
Les auteurs ont fait un excellent travail pour expliquer les concepts clés du SDN et de la NFV de manière claire et concise, ce qui rend le livre accessible aux lecteurs de tous les niveaux d’expertise technique.
#4. Réseaux définis par logiciel
Ce livre offre une introduction approfondie au SDN du point de vue des personnes mettant en œuvre et utilisant la technologie.
Ce livre est très utile pour comprendre l’ensemble de l’architecture SDN, même pour les débutants. Il explique également comment le réseau est conçu en utilisant les normes de l’industrie pour un environnement évolutif.
#5. SDN et NFV : l’essentiel
Il s’agit d’un guide bien écrit et captivant qui fournit une base solide en SDN et NFV et convient aux lecteurs de tous niveaux d’expertise technique.
La meilleure façon d’apprendre les concepts SDN est d’acquérir une expérience pratique de l’utilisation des outils et technologies SDN. Vous pouvez essayer de mettre en place un environnement SDN simple à l’aide d’outils tels que Mininet et un contrôleur tel que RYU, puis expérimenter le contrôle du trafic réseau par logiciel.
Conclusion
Le SDN est indispensable dans l’environnement numérique actuel, car il rend la mise en réseau plus flexible et plus efficace.
Dans les réseaux traditionnels, le plan de contrôle et le plan de données sont étroitement liés, ce qui signifie que les modifications apportées au plan de contrôle nécessitent également des modifications du plan de données. Cela peut rendre difficile et fastidieuse la modification du réseau, en particulier dans les réseaux vastes et complexes.
Avec le SDN, le plan de contrôle est abstrait du plan de données, ce qui facilite le contrôle et l’optimisation du comportement du réseau par programmation. Cela peut être particulièrement utile dans les environnements où il est nécessaire d’apporter des modifications rapides et faciles au réseau, comme dans les environnements de cloud computing où les charges de travail peuvent être rapidement provisionnées et déprovisionnées.
J’espère que cet article vous a été utile pour approfondir vos connaissances sur le SDN et son architecture.
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