TIỂU LUẬN môn học báo cáo môn báo HIỆU và điều KHỂN kết nối đề tài ảo hóa các CHỨC NĂNG MẠNG NFV

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TIỂU LUẬN MÔN HỌC BÁO CÁO MÔN BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHỂN KẾT NỐI ĐỀ TÀI: ẢO HÓA CÁC CHỨC NĂNG MẠNG NFV Giảng Viên : HOÀNG TRỌNG MINH SV thực : Đỗ Hoàng Anh - B18DCVT008 Bùi Nhật Anh Quân- B18DCVT336 Nguyễn Tiến Đạt– B18DCVT088 Hà Nội – Năm 2021 Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU I Thực trạng hạ tầng mạng Thực trạng hạ tầng mạng Cách giải II Công nghệ NFV III Kiến trúc NFV 10 Tổng quan kiến trúc NFV 10 Các hàm chức mạng ảo hóa (Virtualised Network Function – VNF) : 12 a Tổng quan VNF 12 b Kiến trúc VNF 14 Khối hạ tầng ảo hóa chức mạng (Network Functions Virtualisation Infrastructure – NFVI) 15 a Miền tính tốn (Compute Domain) 16 b Miền ảo hóa (Hypervisor Domain) 17 c Miền hạ tầng mạng (Infrastructure Network Domain) 18 Khối điều phối quản lý (NFV Manage and Orchestrate – NFV M&O) 18 a Tổng quan 18 b Kiến trúc MANO 20 IV Vai trò NFV hạ tầng mạng nước ta 22 KẾT LUẬN 24 LỜI NÓI ĐẦU Báo hiệu kết nối môn học quan trọng nằm chương trình đạo tạo Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng học sinh khoa Điện tử-Viễn thông Với dẫn dắt hướng dẫn thầy giáo phụ trách mơn Hồng Trọng Minh, nhóm chúng em xin lựa chọn đề tài: Ảo hóa chức mạng NFV Đây chủ đề thú vị với phát triển phát triển ngành cơng nghệ Việt Nam nói riêng ngành cơng nghệ tồn cầu nói chung thế, việc lựa chọn đề tài thử thách hội để nhóm sinh viên chúng em nắm kiến thức NFV thơng tin khác Lần tìm kiếm xây dựng nội dung chủ đề này, không tránh khỏi sai sót, nhóm sinh viên bọn em xin kính mong thầy bỏ qua Xin cảm ơn thầy Hồng Trọng Minh có giảng bổ ích chia sẻ thực tế vấn đề chun mơn để bọn em có kinh nghiệm trình học tập I Thực trạng hạ tầng mạng Thực trạng hạ tầng mạng Trong thời đại nay, chứng kiến đời hàng loạt công nghệ mạng di động 5G, Internet vạn vật (Internet of Things), điện toán đám mây (Cloud Computing), thực ảo (Virtual Reality)… Bên cạnh đó, việc mở rộng hoạt động kinh doanh doanh nghiệp Internet viễn thông dẫn đến nhu cầu băng thông, chất lượng đường truyền quản lý luồng liệu tăng lên theo cấp số nhân Sau số dự đốn trạng mạng tồn cầu giai đoạn 2015 – 2020: ● Mức độ sử dụng Internet tăng từ mức 10GB/người/tháng vào năm 2015 lên đến 25GB/người/tháng vào năm 2020 Kéo theo đó, lưu lượng Internet tồn cầu bước qua mốc zettabyte (1 zettabyte = tỷ terabyte) đạt đến mức 2.3 zetabyte vào năm 2020 ● Lưu lượng liệu thiết bị không dây điện thoại di động chiếm đến gần 2/3 tổng lưu lượng Internet toàn cầu vào năm 2020 ● Tốc độ Internet băng thông rộng tăng gần gấp đôi vào năm 2020 (từ mức 24.7 Mbps vào năm 2015 đạt mức 47.7Mbps năm 2020) Tại Việt Nam, vào nửa đầu năm 2017, Viettel bắt đầu triển khai rộng rãi hệ thống mạng 4G Việt Nam Việc đặt toán phức tạp việc xây dựng lại hạ tầng phần cứng mạng bên để đáp ứng nhu cầu Qua số liệu trên, ta thấy xu hướng phát triển vũ bão Internet nhằm đón đầu thời đại Cách Mạng Công Nghiệp 4.0 diễn Nhu cầu phải không ngừng cải thiện hạ tầng mạng (cả chất lẫn lượng) nhu cầu thiết yếu khơng giới mà cịn Việt Nam Điều đặt cho nhà cung cấp dịch vụ mạng (Network Service Provider) áp lực phải không ngừng mở rộng qui mô nâng cao chất lượng dịch vụ truyền dẫn Thế lại vấn đề đơn giản, cách làm phổ biến nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đa phần mua sắm thêm thiết bị phần cứng chuyên dụng cho dịch vụ mạng Cách tiếp cận bộc lộ nhiều bất cập Đi vào thực tế, ta nhận thấy đa phần hệ thống mạng sử dụng thiết bị chuyên dụng hãng Cisco hay Juniper,… Tuy nhiên, hệ thống lại có khuyết điểm như: giá thành thiết bị đắt đỏ, khó quản lý tập trung, tương thích với hệ thống hãng khác, tốc độ cập nhật phần mềm chậm, giấy phép sử dụng phần mềm thường ngắn… Một điểm cần lưu ý với thiết bị mạng truyền thống hãng việc triển khai dịch vụ mới, chức tốn nhiều thời gian lẫn tiền bạc Ta điểm sơ qua quy trình khởi tạo dịch vụ mạng nay, gồm bước sau: xác định nhu cầu, thiết kế, lắp đặt thiết bị mạng, đấu nối dây, cấu hình dịch vụ, kiểm thử cuối đưa vào vận hành Thông thường, với quy trình phải cần tới vài ngày hay vài tuần để đưa hệ thống vào hoạt động Trong đó, dự án lại có u cầu riêng, địi hỏi loại thiết bị chuyên dụng khác Với quy trình dài dịng nhiêu khê làm lãng phí nhiều thời gian nhân lực cho dự án mới, khách hàng Đặc biệt có dự án có thời gian sử dụng ngắn từ vài tháng đến vài ngày chí vài việc triển khai dịch vụ theo mơ hình truyền thống vơ lãng phí tốn thời gian Đây khuyết điểm chấp nhận môi trường công nghệ thông tin nhu cầu khách hàng đa dạng đặc thù Mỗi giây chậm trễ lãng phí tiền bạc nguồn lực công ty mà quan trọng đánh tín nhiệm người dùng Với vấn đề tồn đọng hạ tầng mạng có dự báo đáp ứng kịp nhu cầu thị trường đảm bảo lợi ích chủ thể bao gồm doanh nghiệp, nhà cung cấp dịch vụ người dùng cuối Hình 1.1: Nhu cầu chủ thể Vậy liệu có cách để giải tốn hay khơng? Cách giải Giải pháp ứng dụng cơng nghệ ảo hóa (Virtualization) vào hạ tầng mạng trung tâm liệu (Datacenter), điểm chuyển mạch lớn (Network Node) đường truyền nhà người dùng cuối cơng nghệ Ảo hóa Chức Mạng (Network Function Virtualization – hay gọi tắt NFV) Công nghệ NFV cho phép ta tách biệt hàm chức mạng (Network Function – NF) như: NAT, Firewall, Intrusion Detection, DNS, Caching,… khỏi thiết bị vật lý chuyên biệt triển khai NF hình thức phần mềm chạy mơi trường ảo hóa – thiết bị phần cứng phổ thông Các thiết bị vật lý lúc không phần cứng độc quyền hãng nữa, mà máy chủ (servers), thiết bị chuyển mạch (switches) thiết bị lưu trữ liệu (storages) sản xuất hàng loạt theo tiêu chuẩn công nghiệp chung (standard high volume hardware) Việc giúp ta giảm chi phí đầu tư phụ thuộc vào thiết bị phần cứng chuyên biệt hãng trước Đồng thời, nhà mạng khởi tạo, điều phối di dời hàm chức mạng, dịch vụ mạng cách linh hoạt, từ tận dụng tốt hạ tầng phần cứng đầu tư Không chi phí đầu tư mà chi phí vận hành, bảo dưỡng nâng cấp thiết bị sau cắt giảm đáng kể II Công nghệ NFV Công nghệ Ảo hóa Chức mạng (Network Function Virtualization – NFV) áp dụng cơng nghệ ảo hóa (Virtualization) điện toán đám mây (Cloud Computing) vào máy chủ, thiết bị chuyển mạch thiết bị lưu trữ phổ thông (Commercial off the Shelf) nhằm tạo môi trường để triển khai hàm chức mạng ảo hóa (Virtualised Network Function – VNF) như: switching, firewall, routing, load balancing,… có chức tương tự thiết bị mạng chuyên trách truyền thống Với cách tiếp cận truyền thống nhà cung cấp dịch vụ mạng, ứng với dịch vụ, chức mạng phải có thiết bị chuyên trách riêng đảm nhận Do thiết bị đảm trách nhiệm vụ riêng nên hiệu cao lại khiến việc triển khai, vận hành, bảo dưỡng hay mở rộng trở nên phức tạp Hướng tiếp cận sử dụng NFV giúp nhà cung cấp dịch vụ mạng linh hoạt hoạt động kinh doanh Tuy vậy, NFV có khuyết điểm định cần khắc phục Chúng ta điểm qua vài tiêu chí so sánh hai hướng tiếp cận Tiêu chí so sánh Chi Hạ tầng mạng truyền thống phần Chi phí cao phải mua Chi phí thấp sử dụng phần phí giải pháp hãng phần cứng phổ thông, đồng thời chủ động cứng cứng chuyên biệt Khả Ứng dụng NFV phần mềm tùy Khó khăn phụ thuộc hoàn toàn Dễ dàng sử dụng thiết bị biến, mở rộng, vào hãng phần cứng Khi cần thay phần cứng phổ thông thay phần đa phần phải thay tồn cứng Khả tùy Thấp phần mềm Cao, chế nguồn mở có nhiều biến, quản trị, thiết bị phần cứng chuyên biệt hãng cung cấp phần mềm điều khiển thay thế, nâng (firmware) phụ thuộc vào tài cấp phần mềm nguyên thiết bị hãng sản xuất Khả điều Thấp phần mềm Cao, chế nguồn mở có nhiều khiển luồng thiết bị phần cứng chuyên biệt hãng cung cấp phần mềm điều khiển traffic (firmware) phụ thuộc vào tài nguyên thiết bị hãng sản xuất Hệ sinh thái Khó, phụ thuộc vào hãng sản Dễ dàng, linh động hơn, đặc biệt xuất phức tạp sử kết hợp với công nghệ dụng giải pháp từ nhiều hãng Software-defined Network phần cứng khác Hiệu năng, độ ổn Cao sử dụng thiết bị Thấp sử dụng thiết bị phần định dịch vụ thiết kế chuyên biệt cho cứng phổ thông Tuy nhiên, lâu chức mạng đặc thù dài, hiệu dần cải thiện Khả nhận Cao giấy phép sử dụng Khá thấp sử dụng giải pháp trợ giúp, hỗ giải pháp kèm với gói hỗ nguồn mở Nếu sử dụng giải pháp thương mại có nguy trợ hãng trợ định thị trường NFV non trẻ Đào tạo nhân Nhân cần phải tham gia Nhân dễ dàng tiếp cận tài liệu, mã khóa học riêng hãng nguồn khóa học thành phần phần cứng lệ thuộc vào hãng hệ thống chế mở phần cứng Bảng 2.1 So sánh NFV hạ tầng mạng truyền thống ● Giảm chi phí đầu tư ● Giảm chi phí vận chuyển ● Rút ngắn thời gian triển khai ● Linh hoạt III Kiến trúc NFV Tổng quan kiến trúc NFV Hình 3.1 Kiến trúc tham chiếu NFV – Theo ETSI Theo ETSI, tảng NFV gồm có ba khối là: ● Các hàm chức mạng ảo hóa (Virtualised Network Function – VNF): phần mềm đảm nhiệm chức mạng (Network Function) switching, routing, load balancing,… ảo hóa Điểm khác biệt VNF so với thiết bị mạng vật lý truyền thống (Physical Network Function – PNF): VNF phần mềm không cần yêu cầu phần cứng chuyên dụng bên VNF chạy hạ tầng mạng ảo hóa (NFVI), quản lý khối điều phối quản lý (MANO) hệ thống quản lý thực thể (Element Management System – EMS) bên VNF 10 ● Khối hạ tầng ảo hóa chức mạng (Network Functions Virtualisation Infrastructure – NFVI): tổng thể thành phần (cả phần cứng lẫn phần mềm) cung cấp tài nguyên cần thiết cho VNF hoạt động Tầng bao gồm thành phần phần cứng phổ thông COTS (Commercial-Off-The-Shelf Hardware) lớp phần mềm ảo hóa abstract VNF tài nguyên phần cứng NFVI thông qua lớp ảo hóa để cung cấp tài nguyên lên cho VNF bên NFVI quản lý khối MANO chạy nhiều node (high-volume server, switch, storage vật lý) nhiều vị trí địa lý khác tùy theo kịch riêng dịch vụ NFVI bao gồm hai khối : o Hardware Resource: tài ngun tính tốn, lưu trữ mạng vật lý o Virtualisation Layer: lớp ảo hóa tạo tài ngun tính tốn, lưu trữ kết nối mạng ảo ● Khối điều phối quản lý (NFV Manage and Orchestrate – NFV M&O) hay thường gọi tắt MANO: đảm nhiệm việc điều phối quản lý vòng đời tài nguyên vật lý, quản lý phần mềm hỗ trợ ảo hóa, quản lý vịng đời VNF NFV MANO tương tác với nhiều hệ thống NFVI khác interface giao tiếp ETSI thống Điều giúp tăng tính linh hoạt cho giải pháp NFV Các nhà phát triển hệ thống NFV không cần phải tập trung xây dựng giải pháp NFV đầy đủ bao gồm khối NFVI, MANO VNF mà cần tập trung vào thành phần Trong khối MANO, ta có khối con: o NFV Orchestrator: Quản lý dịch vụ mạng (Network Services) hay hiểu quản lý chức VNF gói VNF, quản lý vịng đời dịch vụ mạng, tài nguyên toàn hệ thống, chứng thực, cấp quyền sử dụng tài nguyên cho NFVI (Network Functions Virtualization Infrastructure) o VNF Manager: Quản lý vòng đời thực thể VNF (VNF Instances) hay hiểu quản lý cho VNF, điều 11 phối, tùy chỉnh cấu hình, cung cấp thơng tin liên lạc NFVI E/NMS o Virtualized Infrastructure Manager (VIM): Quản lý điều phối tài nguyên compute, storage network NFVI hay hiểu quản lý NFVI Ngồi ra, theo mơ hình, ta cịn có thành phần khác ● OSS/BSS: Operation/Bussiness Support System hệ thống quản lý việc vận hành hệ thống, tương tác với người vận hành, khách hàng ● Service, VNF & Infrastructure Description: tập tin đặc tả, template để khởi tạo dịch vụ mạng, VNF hay kết nối với hạ tầng ảo hóa cách nhanh chóng Tuy tách biệt thành phần thường nhà phát triển khối MANO bao gồm vào sản phẩm Khi lưu trữ hệ thống, tập tin thường lưu lại dạng catalog bao gồm nhiều đối tượng loại Các hàm chức mạng ảo hóa (Virtualised Network Function – VNF) : a Tổng quan VNF Virtualised Network Function (VNF) ba thành phần kiến trúc NFV Khác với hàm mạng vật lý (Physical Network Function – PNF) truyền thống vốn đòi hỏi phần cứng riêng biệt, VNF hàm đảm trách chức mạng (Network Function) triển khai môi trường ảo hóa Điều giúp việc triển khai, quản lý điều phối VNF trở nên linh hoạt dễ dàng Giống PNF, VNF đảm trách chức mạng cụ thể như: routing, switching, firewall… Nhưng dù ảo hóa, VNF phải tuân thủ chuẩn thiết kết chung tổ chức 3GPP hay IETF, Vậy nên, dù nhà phát triển có cơng thức riêng cho VNF dù hay khác nhà phát triển tương tác với chí với thiết bị PNF thơng qua 12 Interface tiêu chuẩn chung để tạo thành chuỗi hàm chức mạng (VNF Forwarding Graph) Trong kiến trúc hệ thống NFV, VNF chạy máy ảo (VM hay Deployment Unit) tạo hạ tầng NFVI điều khiển khối quản lí điều phối MANO Bên VNF hệ thống quản lý thực thể (Element Management System – EMS) EMS thu thập thông tin VNF truyền cho khối MANO nhận lệnh từ MANO để thực tác vụ quản lý VNF Hình 3.2 Mối liên hệ NS, VNF VM Mỗi VNF có thơng tin cấu cách thức hoạt động, chức cụ thể Các thông tin VNF mô tả tập tin gọi Virtualized Network Function Descriptor (VNFD) VNFD bao gồm mơ tả cấu hình VNF như: số vcpu, memory, số port, thông tin kết nối thành phần nội VNF với nhau,… Khi khởi tạo VNF, khối MANO dựa tập tin để yêu cầu NFVI cung cấp tài nguyên cho hợp lí Tuy nhiên, việc lựa chọn tài ngun đơi cịn phụ thuộc vào nhiều quy định, yêu cầu khác khơng thiết phải hồn tồn theo VNFD (Ví dụ khả đáp ứng hạ tầng lúc đó, sách bảo mật mức người dùng,…) Các VNFD lưu trữ VNF Catalog Repository khối MANO Chi tiết VNFD VNF Catalog trình bày phần MANO 13 Một cách tổng quan, trình phát triển VNF bao gồm bước sau: Định nghĩa tập tin VNFD theo yêu cầu người dùng Định nghĩa đoạn script quản lý vòng đời VNF Các đoạn script tạo kiện vòng đời VNF như: khởi tạo máy ảo (Instantiate), cấu hình thơng tin ban đầu (Configure), khởi chạy dịch vụ (Start), hủy dịch vụ (Terminate), mở rộng dịch vụ (Scale Out),… Các đoạn mã VNF Manager quản lý gửi đến EMS cần thực thi Phát triển tập tin image dùng để cài đặt hệ điều hành cho máy ảo chạy VNF Tải VNFD lên kho chứa VNF Catalogue Khi tải lên, hệ thống kiểm tra thử tính tương thích VNFD với thông tin tài nguyên khả dụng hệ thống Nếu khả thi, hệ thống chấp nhận lưu lại VNFD Triển khai thử dịch vụ Hệ thống cấp phát tài nguyên cài đặt VNF Chạy thử dịch vụ Nếu cài đặt thành công, hệ thống chạy thử nghiệm dịch vụ từ đánh giá nghiệm thu VNF b Kiến trúc VNF Mỗi VNF phần mềm cấu thành nhiều thành phần gọi VNF Components (VNFC) Các VNFC cài đặt máy ảo (Virtual Machine) hạ tầng ảo hóa khối NFVI cung cấp Việc cấu thành VNF từ VNFC phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thứ tự ưu tiên hiệu năng, khả mở rộng, độ tin cậy, bảo mật, mục tiêu phi chức khác,… 14 Hình 3.3 Kiến trúc VNF Một cách tổng quan, VNF có interface để giao tiếp với khối khác kiến trúc NFV sau: ● SWA-1: giao tiếp với VNF hay PNF khác ● SWA-2: giao tiếp VNFC VNF với ● SWA-3: giao tiếp với VNF Manager khối MANO ● SWA-4: giao tiếp với EM (Element Management) riêng VNF ● SWA-5: giao tiếp với khối NFVI bên Khối hạ tầng ảo hóa chức mạng (Network Functions Virtualisation Infrastructure – NFVI) NFVI tập hợp phần cứng phần mềm dùng để khởi tạo môi trường cho VNF hoạt động bên Về phần cứng, NFVI bao gồm tài ngun tính tốn, lưu trữ, thiết bị định tuyến, chuyển mạch mạng Về phần mềm bao gồm lớp ảo hóa hypervisor, trình điều khiển driver tương tác với thiết bị vật lý, trình điều khiển thiết bị mạng (OpenFlow, firmware) 15 Hình 3.4 Các domain NFVI Do kiến trúc mở định nghĩa tiêu chuẩn hóa ETSI nên ta lựa chọn nhiều cơng nghệ khác để đảm trách vai trị NFVI mà khơng phụ thuộc vào hãng Một mô hình triển khai NFV gồm nhiều cơng nghệ NFVI tương tác với Một số giải pháp NFVI phổ biến OpenStack, CloudStack, ETSI tiếp tục chia NFVI thành miền (domain) là: ● Miền tính tốn (Compute Domain) ● Miền nhân ảo hóa (Hypervisor Domain) ● Miền hạ tầng mạng (Infrastructure Network Domain) a Miền tính tốn (Compute Domain) Miền tính tốn thành phần tài ngun phần cứng tính tốn lưu trữ vật lý bên Miền nhân ảo hóa dựa miền tính tốn để tạo môi trường cho VNF hoạt động Ở đây, ta cần phân biệt miền tính tốn miền hạ tầng mạng Miền tính tốn bao gồm phần cứng tính tốn, phần cứng lưu trữ interface nhập/xuất 16 (I/O interface) thiết bị, tức bao hàm máy chủ tính tốn hệ thống lưu trữ Cụ thể là: ● Vi xử lý tính toán & thành phần tối ưu hiệu (Processor & Accelerator) o Vi xử lý dịng chip phổ thơng ARM Intel x86 o Các cơng nghệ, thuật tốn nén, mã hóa tối ưu để phục vụ bảo mật tăng cường khả xử lý gói tin ● Network Interfaces o Chính card mạng (Network Interface Card – NIC) nối với vi xử lý qua cổng PCIe o Các công nghệ tối ưu khả xử lý nhập/xuất liệu SR-IOV DPDK ● Lưu trữ o Có thể ổ cứng HDD truyền thống ổ cứng thể rắn SSD tiên tiến b Miền ảo hóa (Hypervisor Domain) Hình 3.5 Các thành phần Hypervisor Domain Miền ảo hóa (Hypervisor Domain) miền NFVI Nhiệm vụ miền ảo hóa cung cấp mơi trường thực thi cho VNF Để thực việc đó, miền ảo 17 hóa tạo lớp tài ngun (tính tốn, lưu trữ) ảo hóa, phân tách phần cứng bên ứng dụng bên Khi nhận lệnh từ khối điều phối quản lý, máy ảo (Virtual Machine – VM) tạo để chạy VNF Đồng thời, thông qua API/Interface miền này, người quản trị điều khiển máy ảo tạo Trong số trường hợp cần tăng tốc độ đảm bảo băng thông cho VNF lớp ảo hóa cho phép VM kết nối trực tiếp tới phần cứng bên thông qua kỹ thuật như: CPU pinning, PCI Passthrough,… Các kỹ thuật trình bày kĩ mục Về mặt quản lý tài ngun tính tốn, đại diện cho miền tảng Linux đơi KVM/Libvirt Ngồi cịn kể đến giải pháp khác như: Xen, VMWare, Hyper-V Còn phần quản lý tài ngun lưu trữ có giải pháp LVM, Ceph Linux… c Miền hạ tầng mạng (Infrastructure Network Domain) Miền hạ tầng mạng (Infrastructure Network Domain) có nhiệm vụ quản lý tài nguyên mạng hỗ trợ chuyển mạch định tuyến hệ thống như: Top of Rack Switch, router, cáp kết nối tài ngun tính tốn lưu trữ khác NFVI Từ đó, miền cung cấp hạ tầng mạng ảo cho VNF hoạt động tương tác với Cụ thể, miền hạ tầng mạng sẽ: ● Tạo mạng ảo để VNF liên lạc với ● Cung cấp không gian địa quản lý địa mạng ảo ● Cho phép phân tách luồng traffic độc lập mạng ảo Khối điều phối quản lý (NFV Manage and Orchestrate – NFV M&O) a Tổng quan Môi trường NFV thực tế môi trường đặc biệt bao gồm nhiều thành phần phức tạp liên kết với Từ hệ thống ảo hóa chạy bên (VMware vSphere, KVM), thiết bị mạng vật lý, máy ảo chứa VNF bên 18 liên kết chúng Tất thành phần liên kết lại với nhằm tạo sản phẩm cuối dịch vụ mạng (Network Service) cho người dùng Bài toán đặt làm để quản lý tất thành phần cách tập trung thống Hệ thống quản lý cần có khả ổn định tự động hóa cao, giảm bớt can thiệp người Kiến trúc NFV MANO lời giải cho tốn bên với khả quản lý tập trung, tương thích với nhiều loại phần cứng lẫn phần mềm quan trọng khả điều phối chặt chẽ thành phần hệ thống NFV Chức NFV MANO quản lý NFVI vòng đời VNF Công việc cụ thể NFV MANO sau: ● Cấp phát thu hồi tài nguyên NFVI (tài nguyên xử lý, nhớ,lưu trữ, kết nối…) ● Quản lý việc kết nối VM VNF ● Khởi tạo, mở rộng, phục hồi, nâng cấp xóa VNF ● Theo dõi hiệu vấn đề khác liên quan đến NFVI Một số giải pháp MANO tuân theo quy chuẩn ETSI là: ● Tacker: Một project thuộc OpenStack ● OpenSourceMANO: phát triển ETSI ● OpenBaton: đại học Fraunhofer FOKUS (Đức) ● Cloudidy: công ty GigaSpaces 19 b Kiến trúc MANO Hình 3.6 Sơ đồ khối MANO interfaces Về mặt kiến trúc, MANO gồm khối NFVO, VNFM VIM Bên cạnh cịn có khối lưu trữ liệu phục vụ cho khối NFV Orchestrator Chức cụ thể NFV Orchestrator (NFVO) bao gồm khởi tạo, chỉnh sửa Network Services (NS), VNF-FG gói VNF Packages Quản lý tài nguyên toàn cục, chứng thực cấp quyền khởi tạo tài nguyên NFVI VNF Manager Quản lý vòng đời thực thể VNF (VNF instances) Cụ thể, VNF Manager điều phối, tùy chỉnh cấu hình, cung cấp thơng tin liên lạc NFVO, VIM EMS Các tác vụ VNF Manager là: Quản lý vịng đời VNF ( khởi tạo/hủy, bật/tắt, thay đổi thơng tin cấu hình, nâng cấp phần mềm, phục hồi có cố) 20 Mở rộng (scale up) hay thu hẹp (scale down ) VNF cần Thu thập, giám sát thông tin hiệu suất hoạt động, thông báo lỗi (nếu có) Làm cầu nối trình quản lý thực thể (EMS) bên VM (đang chạy VNF) NFVO VIM Việc xây dựng VNF Manager hoàn toàn phụ thuộc vào nhà phát triển Các nhà phát triển có hai lựa chọn là: ● Xây dựng VNF Manager phổ thông (Generic VNF Manger) dùng chung cho loại VNF ● Xây dựng VNF Manager đặc biệt cho số VNF định, ví dụ VoLTE (voice over LTE) Thông thường, VNF Manager đặc biệt cung cấp nhà phát triển VNF đặc biệt Còn lại đa phần, chiến lược phổ biến tạo nên trình quản lý VNF “phổ thơng” (Generic VNF Manager) sử dụng cho nhiều loại VNF khác Chiến lược địi hỏi cần có hệ thống quản lý thực thể “phổ thông” (Generic EMS) tương ứng cài đặt bên máy ảo (được dùng để chạy VNF.) Virtualized Infrastructure Manager (VIM) Nhiệm vụ VIM quản lý điều phối tài nguyên compute, storage network NFVI Các chức VIM bao gồm: ● Quản lý việc phân phối, nâng cấp, thu hồi tài nguyên NFVI mối liên hệ tài nguyên (đã ảo hóa) tài nguyên vật lý thật bên (compute, storage, network) ● Hỗ trợ việc quản lý VNF Forwarding Graphs cách tạo virtual link, virtual network, subnet, port mạng security policy nhằm quản lý lượng traffic dễ dàng ● Quản lý thông tin liên quan đến phần cứng phần mềm NFVI 21 ● Quản lý dung lượng tài nguyên ảo hóa chuyển tiếp thơng tin vệc sử dụng tài nguyên NFVI ● Quản lý software image cần dùng cho ứng dụng khác MANO (ví dụ dự án glance OpenStack) ● Thu thập thông tin hiệu lỗi phần cứng, phần mềm tài nguyên ảo hóa ● Quản lý danh mục tài nguyên ảo hóa để cung cấp cho NFVI IV Vai trò NFV hạ tầng mạng nước ta Trên thực tế bạn rõ trạng tụt lùi không ngành Công nghệ thông tin mà hạ tầng mạng nước ta so với nước phát triển giới Minh chứng cụ thể nhất, Viettel vào nửa đầu năm 2017, bắt đầu mở rộng triển khai hệ thống mạng 4G số khu vực chủ yếu nước ta Lúc đặt tốn khó việc xây dựng lại phát triển hạ tầng phần cứng mạng bên nhu cầu cần phải đáp ứng Khi kỉ nguyên công nghệ mở ra, nhu cầu ngày cao Vấn đề cải thiện hạ tầng mạng số lượng lẫn chất lượng vô cần thiết, không Việt Nam Điều vơ tình tạo nhiều áp lực lên nhà cung cấp dịch vụ mạng - Network Service Provider vấn đề cấp thiết nâng cao chất lượng dịch vụ truyền dẫn Công nghệ NFV cho phép phân chia riêng biệt hàm chức mạng (Network Function — NF) khỏi thiết bị vật lý chuyên biệt như: NAT, DNS, CDN Firewall, Caching, Intrusion Detection, Sau kế hoạch triển khai hàm chức mạng dạng phần mềm hóa Và đương nhiên chúng chạy trường ảo hóa, cụ thể thiết bị phần cứng (hardware) phổ thơng Chính mà thiết bị vật lý khơng cịn giữ riêng cho phần cứng độc quyền nhà mạng hay hãng Thay vào có thể: máy chủ (servers), thiết bị lưu trữ liệu (storages) thiết bị chuyển mạch (switches) Những thiết bị 22 dường sản xuất hàng loạt, đảm bảo theo tiêu chuẩn công nghiệp chung đặt Khơng giúp giảm thiểu khoản chi phi đầu tư, mà phụ thuộc vào thiết bị phần cứng chuyên biệt khơng cịn q nặng nề giống trước Ngồi ra, nhà mạng chủ động khởi tạo, điều phối di chuyển NF- hàm chức mạng hay dịch vụ mang cách linh hoạt dễ dàng nhiều Chính mà việc đầu tư hạ tầng phần cứng tận dụng tốt Từ việc cắt giảm, tiết kiệm chi phí đầu tư, chi phí bảo dưỡng, vận hành, nâng cấp thiết bị 23 Kết Luận Không thể phủ nhận tầm quan trọng giá trị mà NFV mang lại Tuy nhiên, NFV có vài hạn chế riêng hồn tồn cải tiến tương lai để trở thành công cụ công nghệ quan trọng việc xây dựng phát triển hạ tầng hệ thống chủ thể hay cá nhân sử dụng Ngoài ra, với việc giới công nghệ ngày tiến hóa việc hệ thống thay NFV điều dễ hiểu, vậy, mà mạng NFV sử dụng cách rộng rãi việc NFV niềm tin doanh nghiệp nhiều năm Lời cuối, lần chúng em xin cảm ơn thầy Hoàng Trọng Minh giảng, tiết học thầy cho chúng em thật nhiều kiến thức đường mà bọn em bước tới 24 ... Resource: tài ngun tính tốn, lưu trữ mạng vật lý o Virtualisation Layer: lớp ảo hóa tạo tài ngun tính tốn, lưu trữ kết nối mạng ảo ● Khối điều phối quản lý (NFV Manage and Orchestrate – NFV M&O)... khả điều phối chặt chẽ thành phần hệ thống NFV Chức NFV MANO quản lý NFVI vòng đời VNF Công việc cụ thể NFV MANO sau: ● Cấp phát thu hồi tài nguyên NFVI (tài nguyên xử lý, nhớ,lưu trữ, kết nối? ??)... xin lựa chọn đề tài: Ảo hóa chức mạng NFV Đây chủ đề thú vị với phát triển phát triển ngành cơng nghệ Việt Nam nói riêng ngành cơng nghệ tồn cầu nói chung thế, việc lựa chọn đề tài thử thách