Virtualisation/Conteneurisation de réseau et de service, SDN et NFV

Les technologies SDN (Software Defined Networks) et NFV (Network Functions Virtualisation) devraient révolutionner à terme les architectures des réseaux des opérateurs, et permettre de déployer des nouveaux services de manière beaucoup plus rapide et avec des coûts significativement réduits. Elles changeront complètement l’écosystème des infrastructures de Télécommunication dans les années à venir, notamment avec l’arrivée du réseau 5G dont le réseau d’accès et le réseau cœur sont complétement conçus sur la base des technologies SDN et NFV. De quoi s’agit-il? La Virtualisation des Fonctions Réseau (NFV en anglais) est un élément déterminant pour optimiser l’utilisation des ressources du réseau en « virtualisant » des fonctions habituellement mises en œuvre dans le matériel propriétaire, réduisant ainsi pour les opérateurs les coûts d’investissement et d’exploitation. La solution NFV est basée sur le principe de séparation entre une couche matérielle banalisée et standardisée de type « Data Center » et une couche logicielle applicative implantant des fonctions nécessaires au fonctionnement du réseau d’un opérateur (services de la couche 4 à la couche 7 tes que firewall, NAT, Load balancer, système d'inspection de paquets, etc). Les architectures de matériel de routage et switching IP évoluent en parallèle suivant la standardisation poussée par l’ONF (Open Networking Foundation) appelée SDN (Software Defined Networking), visant à séparer la couche de transport IP et la couche de contrôle du routage IP, avec la mise en place d’un protocole « ouvert » appelé Openflow, permettant à la couche de contrôle d’inter-opérer avec des matériels de constructeurs différents. Le SDN est donc complémentaire de la technologie NFV et permet de mettre en place des solutions purement logicielles rendant possible le contrôle d’un réseau soit d’entreprise, soit d’opérateur. Le but de cette formation est de décrire la virtualisation de réseau et de service, les nouveaux concepts pour y parvenir tels que NFV et SDN avec leurs composants clés ainsi que les stratégies des principaux acteurs du monde des réseaux de télécommunication. SDN et NFV sont appliqués au réseau ePC et au réseau 5GC.

1. Virtualisation
1.1. Une définition
1.2. Quoi virtualiser ?
1.3. Architecture générique de virtualisation
1.4. Virtualisation de serveur
1.4.1. Architecture de serveur virtualisé
1.5. Hyperviseur
1.5.1. Types d'hyperviseur : Types 1 et 2
1.5.2. Fonctions de l'hyperviseur
1.5.3. Exemples d'hyperviseur de type 1 et 2
1.6. Para virtualisation

2. Conteneurisation
2.1. Conteneurisation versus virtualisation
2.2. Couches de conteneurisation : LXC, LXD, Docker
2.3. Docker
2.3.1. Docker engine
2.3.2. Images
2.3.3. Conteneurs
2.3.4. Conteneurisation d’une application avec Docker
2.4. Kubernetes : Orchestration d'applications conteneurisées
2.4.1. Composant Master
2.4.1.1. API server
2.4.1.2. etcd
2.4.1.3. Scheduler
2.4.1.4. Controller manager
2.4.2. Composant Node
2.4.2.1. Kubelet
2.4.2.2. kube-proxy
2.4.2.3. Container runtime
2.4.3. Objets Kubernetes
2.4.3.1. Pod
2.4.3.2. Service
2.4.3.3. Replicat-Set
2.4.3.4. Deployment
2.4.4. Fichier déclaratif pour le déploiement et la gestion automatisée d'application conteneurisée
2.4.5. Application de Kubernetes pour le 5GC

3. Virtualisation de réseau
3.1. VLAN
3.2. VxLAN

4. SDN : Software Defined Network
4.1. Pourquoi SDN ?
4.2. Architecture du SDN
4.2.1. Caractéristiques du SDN
4.2.1.1. Séparation des plans controle et données
4.2.1.2. Virtualisation et automatisation du réseau
4.2.1.3. Ouverture via des interfaces et APIs standard
4.2.2. Architectures SDN
4.3. Les opérations du SDN
4.4. Les composants du SDN
4.4.1. Le contrôleur
4.4.2. Les commutateurs
4.4.3. Les Applications
4.4.4. Les interfaces SDN et les protocoles/APIs associés
4.5. Application SDN au réseau 5G

5. Openflow en tant que southbound API
5.1. But d'Openflow
5.2. Structure d'un commutateur Openflow
5.3. Tables OpenFlow : Table de flux, table de métrage, table de groupe
5.4. Pipeline Openflow
5.5. Protocole Openflow
5.6. Call flows OpenFlow

6. NFV : Network Function Virtualization
6.1. Définition
6.2. Fonctions réseau candidates pour la virtualisation
6.3. NFV et le chainage de service
6.4. Architecture de référence NFV
6.4.1. NFVI et relation avec OPNFV
6.4.2. MANO
6.4.3. VNF/EMS
6.4.4. OSS/BSS
6.4.5. Interfaces de l'architecture NFV
6.5. MANO : Management and Orchestration
6.5.1. NFVO
6.5.2. VNFM
6.5.3. VIM
6.5.4. Repositories : VNF catalog, Network services, NFV instances, NFVI resources
6.5.5. ONAP et OSM pour la mise en œuvre de MANO
6.6. Instanciation et terminaison de VNF
6.7. Exemple d'architectures virtualisées
6.7.1. vEPC
6.7.2. vIMS
6.7.3. 5GC
6.8. Relation entre SDN et NFV