Ảo hóa chức năng mạng (NFV) - Sự thay đổi cốt lõi cho triển khai hạ tầng viễn thông

GIỚI THIỆU

Theo định nghĩa của Wikipedia [1], ảo hóa các chức năng mạng NFV (Network Functions Virtualization) là một khái niệm khuyến nghị ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT) để ảo hóa toàn bộ các chức năng của các nút mạng (network node) thành các khối thành phần (building block) có thể kết nối hoặc xâu chuỗi với nhau để tạo ra các dịch vụ viễn thông.

Tuy dựa vào các kỹ thuật ảo hóa máy tính đang sử dụng rộng rãi nhung NFV có sự khác biệt. Một chức năng mạng đã đuợc ảo hóa (VNF) có thể bao gồm một hoặc nhiều máy ảo (virtual machine) chạy các phần mềm khác nhau và theo những quy trình cũng khác nhau. Thay thế cho các thiết bị phần cứng truyền thống tuơng ứng với mỗi chức năng mạng là những máy ảo chạy trên nền những máy tính, chuyển mạch, bộ nhớ công nghiệp hàng đầu, có dung luợng lớn, thậm chí trên hạ tầng điện toán đám mây. Chẳng hạn nhu chức năng điều khiển ranh giới vùng đuợc ảo hóa sẽ thực hiện bảo vệ mạng mà không cần đầu tư lớn và lắp đặt thiết bị thông thuờng.

Khái niệm về NFV đuợc nhóm chuyên gia thuyết minh công nghiệp về "ảo hóa các chức năng mạng“ thuộc Viện tiêu chuẩn châu Âu (ETSI) công bố trong sách trắng Kết nối mạng định nghĩa bằng phần mềm và giao thức OpenFlow'“[3] tại một hội nghị ở Damstadt, Đức, tháng 10/2012. Chỉ sau một thời gian ngắn, NFV đã đuợc nhiều nhà sản xuất lớn quan tâm. Cụ thể, có 52 công ty và nhà sản xuất nhu AT&T, BT, Deutche Telekom, Orange, Telecom Italia, Telefonica, Alcatel-Lucent, HP, Verizone... cùng với các nhà khai thác, nhà sản xuất thiết bị viễn thông, các công ty CNTT khác đã hợp tác với nhau để nghiên cứu xây dựng một tài liệu thuyết minh kỹ thuật chung. Đó là cột mốc đánh dấu buớc tiến lớn trong việc các nhà khai thác có thể sử dụng NFV để thiết lập mạng mới và các dịch vụ mới, giảm đuợc chi phí đầu tư, chi phí vận hành khai thác và khuyến khích các sáng tạo mới.

Các công ty và các viện nghiên cứu của ngành công nghiệp CNTT và mạng viễn thông hợp tác với nhau trong khuôn khổ của Nhóm thuyết minh công nghiệp thuộc ETSI về ảo hóa các chức năng mạng (NFV ISG) nhằm đạt được một sự tiếp cận chặt chẽ một cấu trúc chung cho cấu tạo phần cứng và phần mềm cần thiết để triển khai NFV. NFV ISG nhanh chóng có trên 150 công ty lớn nhỏ về sản xuất và khai thác trên toàn thế giới tham gia. Trong 5 tài liệu về NFV đã được công bố thì có 4 tài liệu của NFV ISG trình bày các vấn đề về sử dụng NFV, các yêu cầu, khuôn khổ cấu hình và công nghệ. Tài liệu thứ 5 xác định khuôn khổ cho sự hợp tác và thúc đẩy của cộng đồng để trình diễn những điểm then chốt nhất của NFV.

Hiện nay, NFV đang được triển khai tích cực. Trong năm 2014, NFV ISG sẽ đưa ra tài liệu thuyết minh chi tiết hơn về NFV cho toàn ngành công nghiệp viễn thông. Tại Đại hội Thông tin Di động thế giới MWC 2014 vừa tổ chức ở Bác-xê-lô-na (Tây Ban Nha), nhiều hãng đã trình bày các thành quả triển khai NFV của mình. Hy vọng đến năm 2015, NFV sẽ được ứng dụng rộng rãi.

NFV đem lại lợi ích vô cùng to lớn cho cả nhà khai thác lẫn nhà sản xuất CNTT:

-Giảm chi phí đầu tư và khai thác (Capex và Opex) của nhà khai thác do giảm được chi phí đầu tư thiết bị, công trình lắp đặt máy và giảm lượng tiêu hao năng lượng.

-Rút ngắn thời gian cung cấp cho thị trường khi triển khai các dịch vụ mới.

-Nâng cao hệ số hoàn vốn đầu tư từ các dịch vụ mới.

-Tạo lập tính linh hoạt cao để nâng cấp từng bước hoặc tháo bỏ từng phần hoặc làm tương tự đối với các dịch vụ.

-Tạo cơ hội cho thị trường các thiết bị ảo và gia tăng ứng dụng các phần mềm.

-Tạo cơ hội để thử nghiệm và sáng tạo các dịch vụ mới với độ rủi ro thấp nhất.

NFV được bổ sung SDN (Software Defined Networking - Mạng điều khiển bằng phần mềm) để trở thành một "cặp đôi hoàn hảo" trong xây dựng và phát triển mạng hiện đại thế hệ kế tiếp.

CẤU TRÚC NFV

Hầu như tất cả các chức năng của mạng đều có thể ảo hóa. Tuy nhiên, do đang trong quá trình phát triển và hoàn thiện nên trên thị trường thế giới hiện nay, NFV chủ yếu bao gồm :

-Chuyển mạch ảo: Các cổng vật lý được nối đến các cổng của các server ảo với các router ảo sử dụng IPsec và các gateway SSL VPN.

-Các thiết bị mạng ảo hóa: Các chức năng mạng hiện nay yêu cầu có các khối thiết bị khác nhau sẽ được thay thế bằng các thiết bị ảo. Như: tường lửa, bảo mật trang Web, tối ưu hóa và gia tốc cho IPS/ IDS, WAN.

-Các dịch vụ mạng ảo: Các ứng dụng để quản lý mạng như phân tích lưu lượng, các công cụ giám sát mạng, cân bằng tải và các bộ gia tốc.

-Các ứng dụng ảo: Các ứng dụng của điện toán đám mây như các dịch vụ lưu trữ ảo nhằm đáp ứng các yêu cầu ứng dụng đang thử nghiệm trên máy điện thoại thông minh và máy tính bảng...

NFV đang trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện. Các công ty hàng đầu đều đưa ra những sản phẩm NFV đầu tiên của mình. Vì vậy, hãy còn quá sớm để có thể giới thiệu một mô hình đầy đủ và bao quát nhất về NFV. Tuy nhiên, để có thể hiểu qua cấu trúc của NFV, xin giới thiệu tổng quát cấu trúc NFV của HP - một trong những nhà sản xuất tham gia NFV ISG và đi tiên phong trong việc nghiên cứu và ứng dụng NFV.

Cấu trúc mở của NFV của HP dựa trên nhu cầu của khách hàng, các quan điểm của HP và các quy tắc của ETSI.

Các khối chức năng trong cấu trúc NFV của HP được thể hiện trên Hình 1:

-Các ứng dụng NFV do NEPs (Network Equipment Building System - Hệ thống kiến tạo thiết bị mạng), ISVs (Independent Software Vendor - Nhà cung cấp phần mềm độc lập) và HP cung cấp.

-Bộ soạn kịch bản NFV là một loạt các túi tư liệu (portfolio) được cung cấp để triển khai bộ soạn kịch bản NFV của ETSI. Các túi tư liệu được cung cấp này có thể tích hợp theo thiết kế và có thể triển khai dưới dạng các mô-đun riêng rẽ hoặc giải pháp cho từng lớp tùy thuộc vào sự tăng trưởng của NFV. Các mô-đun này gồm:

Xử lý hoàn thiện (Fulfillment): Có nhiệm vụ cấu hình hạ tầng tính toán ảo hóa, thực hiện thiết lập mạng thiết yếu giữa các phần tử tính toán giao tiếp với mạng vật lý để thực hiện ứng dụng NFV.

Mô hình dữ liệu chung: nhằm duy trì sự nhất quán tổng thể đối với các yêu cầu cung cấp dịch vụ và trạng thái triển khai hiện thời. Nó chỉ rõ mạng đã kết nối với các phần tử tính toán như thế nào để tạo lập dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối.

Quản lý dịch vụ: Sử dụng mô hình dữ liệu chung và thông tin về trạng thái từ hạ tầng được ảo hóa để đánh giá hiện trạng của dịch vụ và các nguồn tài nguyên đang có. Khối này hình thành các dữ liệu để tích hợp với OSS hiện có (Operation Support System-Hệ thống hỗ trợ vận hành) và nhờ vậy giảm thiểu sự thay đổi cho OSS hiện có.

Quản lý chính sách: thông báo cho cả hai khối quản lý dịch vụ và bảo đảm hoàn thành nhiệm vụ dưới dạng các chính sách vận hành động và các cấu hình tĩnh.

Cấu trúc NFV được ảo hóa gồm các chức năng tính toán, lưu trữ, tổ chức mạng và quản lý các phần tử và thực hiện hoàn toàn tự động. Nó có cấu trúc lô-gích để có thể duy trì các nguồn vật lý và các nguồn ảo.

Cấu trúc NFV của HP được kiến tạo bởi các giải pháp phần cứng và phần mềm hoàn chỉnh theo tiêu chuẩn công nghiệp và các server cao cấp, các bộ lưu trữ, tổ chức mạng bên cạnh phần mềm các đám mây và các phần mềm CSP (Communication service Provider - Nhà cung cấp dịch vụ truyền thông) chuyên dụng, cung cấp các chức năng và dữ liệu cần thiết cho bộ soạn thảo kịch bản NFV.

Tài liệu tham khảo

[1].www.en.wikipedia.org/wiki/Network_functions_ Virtualization: Network Functions Virtualization.
[2].www.ospmag.com/issue/article/Network-functions- virtualization-efforts: Network Functions Virtualazation Efforts.
[3].www.etsi.org/news-events/news/700-2013-10- etsi-publishes-first-nfv-specifications:NetworkFunctions
Virtualaztion.
[4].www.hp.com/newsroom/press_kits/2014/MWC/white_ paper_NFV.pdf: Network Functions Virtualazation.
[5].www.6wind.com/software-defined-networking/sdn-nfv- primer: What is Software-Defined Networking.

Trung Ngôn