Desarrollo de equipos de red virtuales para la Red Institucional del Instituto Politécnico Nacional

Abstract

RESUMEN: Este documento presenta una propuesta de implementación de Virtualización de Funciones de Red (NFV) en la red de datos del Instituto Politécnico Nacional, tomando como referencia el resultado del análisis realizado en la red de datos de la ESIME Zacatenco, mismo que tiene como finalidad evaluar ciertos parámetros como el throughput, latencia, tasa de pérdidas y el jitter (variabilidad en el retardo) en un entorno virtualizado. Para poder plantear la implementación de una tecnología nueva, es necesario conocer aspectos avanzados del funcionamiento de las redes de datos (IPv4/IPv6), conocimientos en Cloud Computing, conocimientos avanzados de sistemas operativos, conocimientos avanzados de programación, conocimientos avanzados en técnicas y tecnologías de virtualización, así como de los diferentes protocolos que operan para la intercomunicación de los equipos que forman parte de la red, y la necesidad de virtualizar determinadas funciones de red (NFV) mediante componentes de Cloud Computing. El paradigma del Cloud Computing tiene como objetivo la dotación de flexibilidad, elasticidad y alta disponibilidad a los servicios que se proporcionan a través de la nube. OpenStack, un software de código abierto, hace de la nube una infraestructura para el despliegue de servicios de red, en este caso, de virtualización de funciones de red. Ésta investigación se centra en el diagnóstico, el análisis de la problemática de la red, el desarrollo de una metodología para plantear una propuesta de solución para la problemática encontrada en la red institucional del IPN, así como del análisis de las posibles configuraciones, distribuciones y el software para una mejor integración y darle un mayor tiempo de respuesta a la red Institucional IPN. Se ha realizado una amplia investigación bibliográfica sobre tecnologías de Cloud Computing, obteniendo como resultado múltiples posibilidades y aplicaciones, centrado en el lanzamiento de instancias, el cual es el pilar fundamental de esta tecnología. Gracias a eso se podrá acceder a hosts de forma remota y el aprovisionamiento dinámico de los mismos. Se implementa Neutron, el cual nos permite hacer uso de su API a través de plugins y agentes capaces de conectar/desconectar puertos, provisionar redes y subredes, etcétera; todo ello vinculado al proveedor que se vaya a usar en nuestra nube, como por ejemplo switches físicos o virtuales de Cisco, productos de NEC OpenFlow, Open vSwitch, Linux Bridging, Ryu Network Operating System o VMware NSX. Mediante pruebas con equipos virtuales en escenarios similares a los de la red de datos ESIMEZ, se han aplicado técnicas de virtualización bare-metal, que permiten aprovechar mejor el hardware de los servidores estándares x86 actualmente en uso por la Institución. Se presentan los resultados obtenidos en las pruebas y las conclusiones que determinan, el cumplimiento o incumplimiento de los objetivos que se plantearon en este proyecto, además de las recomendaciones pertinentes para comenzar con la virtualización de funciones de red en la red de datos de la ESIMEZ. ABSTRACT: This thesis presents a proposal for the implementation of Network Functions Virtualization in the data network of the National Polytechnic Institute, using as a model the results of analysis of the data network of ESIME Zacatenco with the purpose of evaluating certain parameters such as throughput, latency, rate of losses and jitter (variability in the delay between each data packets) in a virtualized environment. In order to propose an implementation of an innovative technology, it is necessary to have advanced skills about operation of IPv4/IPv6 and IP Next-generation networks, advanced knowlegde in Cloud Computing, Data Centers, Operating Systems, advanced programming skills, knowledge about techniques and technologies of virtualization, respectively. As well as of the different protocols that operate between each Networking devices and the need to virtualize certain network functions (NFV) through the Cloud Computing technology. This research focuses on the diagnosis, the analysis of the issues of the network, development of a methodology to propose a solution for the issues found in data network of National Polytechnic Institute (IPN) as well as the analysis of posible conFigurations and software for giving a faster response time to the IPN data network users. Through multiple tests with virtual machines on similar scenarios to those of the data network of ESIME-Zacatenco, bare-metal virtualization techniques have been applied, which make it posible to take better advantage of the hardware of the standard x86_64 physical servers currently running on the data network of ESIME-Zacatenco. This document presents the results obtained in the tests and the conclusions which determine, the fulfillment or non-compliance of the objectives that were proposed for this Project, in addition to the pertinent recommendations to begin with the network function virtualization in the ESIME Zacatenco data network.