محاكاة وظائف الشبكة

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تُعد تقنية المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة ( NFV ) [ 1 ] مفهومًا لهندسة الشبكة يستفيد من تقنيات المحاكاة الافتراضية لتكنولوجيا المعلومات لمحاكاة فئات كاملة من وظائف عقد الشبكة إلى لبنات بناء يمكن ربطها أو ربطها معًا لإنشاء وتقديم خدمات الاتصالات.

تعتمد تقنية NFV على تقنيات المحاكاة الافتراضية للخوادم التقليدية ، مثل تلك المستخدمة في تكنولوجيا المعلومات المؤسسية. يتم تنفيذ وظيفة الشبكة الافتراضية ( VNF ) داخل جهاز افتراضي واحد أو أكثر أو حاويات تشغل برامج وعمليات مختلفة، على خوادم ومحولات وأجهزة تخزين تجارية جاهزة للاستخدام (COTS) ذات سعة عالية، أو حتى بنية تحتية للحوسبة السحابية ، بدلاً من امتلاك أجهزة مخصصة لكل وظيفة شبكة، مما يجنب التبعية لمورد واحد .

على سبيل المثال، يمكن نشر وحدة تحكم افتراضية لحدود الجلسة لحماية الشبكة دون التكلفة والتعقيد المعتادين للحصول على وحدات حماية الشبكة المادية وتركيبها. ومن الأمثلة الأخرى على تقنية وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) موازنات الأحمال الافتراضية ، وجدران الحماية ، وأجهزة كشف التسلل، ومسرعات الشبكات الواسعة (WAN) ، على سبيل المثال لا الحصر. [ 2 ]

يؤدي فصل برنامج وظائف الشبكة عن منصة الأجهزة المخصصة إلى إنشاء بنية شبكة مرنة تتيح إدارة الشبكة السريعة، وإطلاق الخدمات الجديدة بشكل أسرع مع تقليل كبير في النفقات الرأسمالية والتشغيلية.

خلفية

لطالما اتبع تطوير المنتجات في قطاع الاتصالات معايير صارمة للاستقرار والالتزام بالبروتوكولات والجودة، وهو ما يتجلى في استخدام مصطلح " جودة شركات الاتصالات" للإشارة إلى المعدات التي تُظهر هذا المستوى العالي من الموثوقية والأداء. [ 3 ] ورغم نجاح هذا النموذج في الماضي، إلا أنه أدى حتمًا إلى دورات إنتاج طويلة، وبطء في وتيرة التطوير، والاعتماد على أجهزة خاصة أو حصرية، مثل الدوائر المتكاملة المصممة خصيصًا لتطبيقات محددة (ASICs). وقد نتج عن هذا النموذج تأخيرات كبيرة عند إطلاق خدمات جديدة، وتحديات معقدة في قابلية التشغيل البيني، وزيادة كبيرة في النفقات الرأسمالية والتشغيلية عند توسيع نطاق أنظمة وشبكات البنية التحتية، وتحسين قدرات خدمات الشبكة لتلبية متطلبات زيادة أحمال الشبكة وأدائها. علاوة على ذلك، حفّزت المنافسة الشديدة في عروض خدمات الاتصالات من قِبل مؤسسات مرنة تعمل على نطاق واسع عبر الإنترنت العام (مثل Google Talk و Skype و Netflix ) مزودي الخدمات على البحث عن طرق مبتكرة لتغيير الوضع الراهن وزيادة مصادر الإيرادات.

تاريخ

في أكتوبر 2012، نشرت مجموعة من شركات الاتصالات ورقة بحثية [ 4 ] في مؤتمر بمدينة دارمشتات الألمانية ، حول الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) وبروتوكول OpenFlow . وأدى بيان العمل الختامي للورقة البحثية إلى إنشاء فريق مواصفات صناعة وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) [ 5 ] ضمن المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI). وضمّ الفريق ممثلين عن قطاع الاتصالات من أوروبا وخارجها. [ 6 ] [ 7 ] ويتناول فريق مواصفات NFV التابع للمعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات جوانب عديدة، تشمل البنية الوظيفية، ونموذج المعلومات ، ونموذج البيانات، والبروتوكولات، وواجهات برمجة التطبيقات (APIs)، والاختبار، والموثوقية، والأمان، والتطورات المستقبلية، وغيرها.

أعلنت مجموعة ETSI ISG NFV عن الإصدار الخامس من مواصفاتها منذ مايو 2021 بهدف إنتاج مواصفات جديدة وتوسيع المواصفات المنشورة بالفعل بناءً على ميزات وتحسينات جديدة.

منذ نشر الورقة البيضاء، أصدرت المجموعة أكثر من 100 منشور، [ 8 ] حظيت بقبول واسع في القطاع، ويجري تطبيقها في مشاريع مفتوحة المصدر بارزة مثل OpenStack وONAP وOpen Source MANO (OSM)، على سبيل المثال لا الحصر. وبفضل أنشطة التنسيق الفعّالة، تُعتمد مواصفات ETSI NFV أيضًا في منظمات وضع المعايير الأخرى مثل 3GPP وIETF وETSI MEC وغيرها.

نطاق

يتكون إطار عمل NFV من ثلاثة مكونات رئيسية: [ 9 ]

  1. وظائف الشبكة الافتراضية (VNFs) هي تطبيقات برمجية لوظائف الشبكة يمكن نشرها على بنية تحتية افتراضية لوظائف الشبكة (NFVI). [ 10 ]
  2. تُمثل بنية المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFVI) مجمل مكونات الأجهزة والبرامج التي تُشكل بيئة نشر وظائف الشبكة الافتراضية (NFV). ويمكن أن تمتد هذه البنية عبر مواقع متعددة، وتُعتبر الشبكة التي توفر الاتصال بين هذه المواقع جزءًا منها.
  3. إطار عمل إدارة وتنسيق وظائف الشبكة الافتراضية (NFV-MANO Architectural Framework) هو مجموعة من جميع الكتل الوظيفية ومستودعات البيانات المستخدمة من قبل هذه الكتل ونقاط المرجعية والواجهات التي تتبادل من خلالها هذه الكتل الوظيفية المعلومات لغرض إدارة وتنسيق NFVI و VNFs.

تُعدّ منصة NFV اللبنة الأساسية لكل من NFVI وNFV-MANO. في دور NFVI، تتألف المنصة من موارد معالجة وتخزين افتراضية ومادية، بالإضافة إلى برمجيات المحاكاة الافتراضية. أما في دور NFV-MANO، فتتألف من مديري VNF وNFVI وبرمجيات المحاكاة الافتراضية التي تعمل على وحدة تحكم مادية . تُطبّق منصة NFV ميزات عالية الجودة تُستخدم لإدارة ومراقبة مكونات المنصة، والتعافي من الأعطال، وتوفير أمان فعّال  - وكلها متطلبات أساسية لشبكة الاتصالات العامة.

الجوانب العملية

يقوم مزود الخدمة الذي يتبع تصميم NFV بتنفيذ وظيفة شبكية افتراضية واحدة أو أكثر، أو VNFs . ولا توفر وظيفة الشبكة الافتراضية وحدها منتجًا أو خدمة قابلة للاستخدام لعملاء المزود تلقائيًا. ولإنشاء خدمات أكثر تعقيدًا، يُستخدم مفهوم ربط الخدمات ، حيث تُستخدم وظائف شبكة افتراضية متعددة بالتتابع لتقديم الخدمة.

جانب آخر من جوانب تطبيق تقنية وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) هو عملية التنسيق . لبناء خدمات عالية الموثوقية وقابلة للتوسع، تتطلب NFV أن تكون الشبكة قادرة على إنشاء مثيلات وظائف الشبكة الافتراضية (VNF)، ومراقبتها، وإصلاحها، والأهم بالنسبة لمزودي الخدمات، إصدار فواتير الخدمات المقدمة. تُخصص هذه الخصائص، التي تُعرف بميزات مستوى شركات الاتصالات [ 11 ] ، لطبقة التنسيق لتوفير توافر عالٍ وأمان، وتكاليف تشغيل وصيانة منخفضة. من المهم أن تكون طبقة التنسيق قادرة على إدارة وظائف الشبكة الافتراضية بغض النظر عن التقنية المستخدمة فيها. على سبيل المثال، يجب أن تكون طبقة التنسيق قادرة على إدارة وظيفة شبكة افتراضية من نوع SBC من المورد X تعمل على VMware vSphere بنفس كفاءة إدارة وظيفة شبكة افتراضية من نوع IMS من المورد Y تعمل على KVM.

وظائف الشبكة الافتراضية الموزعة

كان التصور الأولي لتقنية وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) هو ضرورة تطبيق القدرات الافتراضية في مراكز البيانات. ينجح هذا النهج في كثير من الحالات، ولكن ليس في جميعها. تفترض تقنية NFV وتؤكد على أقصى قدر ممكن من المرونة فيما يتعلق بالموقع الفعلي للوظائف الافتراضية.

لذا، من الناحية المثالية، ينبغي وضع الوظائف الافتراضية في المواقع التي تكون فيها أكثر فعالية وأقل تكلفة. وهذا يعني أن مزود الخدمة يجب أن يكون حراً في تحديد موقع تقنية وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) في جميع المواقع الممكنة، بدءاً من مركز البيانات وصولاً إلى عقدة الشبكة وانتهاءً بمواقع العملاء. وقد تم التأكيد على هذا النهج، المعروف باسم NFV الموزع، منذ البداية أثناء تطوير وتوحيد معايير NFV، وهو بارز في وثائق NFV ISG الصادرة مؤخراً. [ 12 ]

في بعض الحالات، توجد مزايا واضحة لمزود الخدمة في وضع هذه الوظائف الافتراضية في مقر العميل. وتتراوح هذه المزايا بين الجوانب الاقتصادية والأداء وجدوى الوظائف التي يتم تحويلها إلى وظائف افتراضية. [ 13 ]

أُجري أول اختبار تجريبي عام متعدد الموردين لتقنية D-NFV، معتمد من قبل مجموعة ETSI NFV ISG، من قِبل شركات Cyan و RAD و Fortinet و Certes Networks في شيكاغو في يونيو 2014، برعاية CenturyLink . واعتمد الاختبار على معدات D-NFV المخصصة من RAD والمثبتة على حافة الشبكة لدى العميل، والتي تعمل بنظام جدار الحماية من الجيل التالي (NGFW) من Fortinet ومحرك التشفير/فك التشفير الافتراضي من Certes Networks كوظائف شبكة افتراضية (VNFs)، مع نظام Blue Planet من Cyan الذي يُدير النظام البيئي بأكمله. [ 14 ] وبحلول نهاية ذلك الشهر ، أصبح حل D-NFV من RAD، وهو وحدة إنهاء شبكة (NTU) من الطبقتين الثانية والثالثة مزودة بوحدة خادم D-NFV X86 تعمل كمحرك افتراضي على حافة الشبكة لدى العميل، متاحًا تجاريًا. [ 15 ] خلال عام 2014، قامت RAD أيضًا بتنظيم تحالف D-NFV، وهو نظام بيئي من البائعين ومكاملين الأنظمة الدوليين المتخصصين في تطبيقات NFV الجديدة. [ 16 ]

فوائد نمطية NFV

عند تصميم وتطوير البرمجيات التي توفر وظائف الشبكة الافتراضية (VNFs)، قد يقوم الموردون بتقسيم هذه البرمجيات إلى مكونات برمجية (منظور التنفيذ لبنية البرمجيات ) وتجميع هذه المكونات في صورة واحدة أو أكثر (منظور النشر لبنية البرمجيات). تُسمى هذه المكونات البرمجية التي يُحددها المورد بمكونات وظائف الشبكة الافتراضية (VNFCs). يتم تنفيذ وظائف الشبكة الافتراضية باستخدام مكون واحد أو أكثر من مكونات وظائف الشبكة الافتراضية، ويُفترض، دون الإخلال بعمومية النتائج ، أن مثيلات مكونات وظائف الشبكة الافتراضية تُطابق صور الأجهزة الافتراضية بنسبة 1:1.

ينبغي أن تتمتع وحدات التحكم في الشبكة الافتراضية (VNFCs) عمومًا بقابلية التوسع الرأسي والأفقي . فمن خلال تخصيص وحدات معالجة مركزية افتراضية مرنة لكل وحدة VNFC، تستطيع طبقة إدارة الشبكة توسيع نطاق VNFC رأسيًا (أي التوسع الرأسي ) لتوفير معدل النقل/الأداء المطلوب وقابلية التوسع على نظام واحد أو منصة واحدة. وبالمثل، تستطيع طبقة إدارة الشبكة توسيع نطاق VNFC أفقيًا (أي التوسع الأفقي ) بتفعيل عدة وحدات منها على منصات متعددة، وبالتالي تحقيق مواصفات الأداء والبنية دون المساس باستقرار وظائف VNFC الأخرى.

العلاقة بشبكة البرمجيات المعرفة (SDN)

تُعدّ تقنية محاكاة وظائف الشبكة (NFV) مكمّلةً للغاية لتقنية الشبكات المعرّفة برمجياً (SDN). [ 4 ] في جوهرها، تُعتبر SDN منهجاً لبناء معدات وبرمجيات شبكات البيانات، حيث تفصل عناصر هذه الأنظمة وتُجرّدها. ويتم ذلك بفصل مستوى التحكم عن مستوى البيانات، بحيث يكون مستوى التحكم مركزياً، بينما تبقى مكونات التوجيه موزعة. يتفاعل مستوى التحكم مع كلٍّ من اتجاهي الشبكة (شمالاً وجنوباً ) . ففي اتجاه الشبكة، يُوفّر مستوى التحكم رؤيةً مُجرّدةً مشتركةً للشبكة للتطبيقات والبرامج ذات المستوى الأعلى، باستخدام واجهات برمجة تطبيقات عالية المستوى ونماذج إدارة مبتكرة، مثل الشبكات القائمة على النوايا. أما في اتجاه الشبكة، فيُبرمج مستوى التحكم سلوك التوجيه لمستوى البيانات، باستخدام واجهات برمجة تطبيقات على مستوى الجهاز لمعدات الشبكة المادية الموزعة في جميع أنحاء الشبكة.

وبالتالي، فإن تقنية وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) لا تعتمد على الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) أو مفاهيمها، ولكن يمكن لـ NFV وSDN التعاون لتحسين إدارة بنية NFV التحتية وإنشاء بيئة شبكية أكثر ديناميكية. من الممكن تمامًا تنفيذ وظيفة شبكة افتراضية (VNF) ككيان مستقل باستخدام نماذج الشبكات والتنسيق الحالية. ومع ذلك، توجد فوائد جوهرية في الاستفادة من مفاهيم SDN لتنفيذ وإدارة بنية NFV التحتية، لا سيما عند النظر إلى إدارة وتنسيق خدمات الشبكة (NS)، التي تتكون من أنواع مختلفة من وظائف الشبكة (NF)، مثل وظائف الشبكة المادية (PNF) ووظائف الشبكة الافتراضية (VNF)، والموجودة بين بنى NFV التحتية المختلفة ذات المواقع الجغرافية المختلفة، ولهذا السبب يتم تعريف منصات متعددة الموردين تدمج SDN وNFV في أنظمة بيئية متكاملة. [ 17 ]

يحتاج نظام NFV إلى نظام مركزي للتنسيق والإدارة يستقبل طلبات المشغل المرتبطة بشبكة NS أو VNF، ويترجمها إلى عمليات المعالجة والتخزين وتكوين الشبكة المناسبة اللازمة لتشغيل شبكة NS أو VNF. وبمجرد تشغيلها، يجب مراقبة VNF والشبكات المتصلة بها من حيث السعة والاستخدام، وتعديلها عند الضرورة. [ 18 ]

يمكن إنجاز جميع وظائف التحكم بالشبكة في بنية NFV التحتية باستخدام مفاهيم SDN، ويمكن اعتبار NFV أحد الاستخدامات الرئيسية لـ SDN في بيئات مزودي الخدمات. [ 19 ] على سبيل المثال، في كل موقع من مواقع بنية NFV التحتية، يمكن لـ VIM الاعتماد على وحدة تحكم SDN لإعداد وتكوين شبكات التراكب التي تربط (مثل VXLAN) وظائف الشبكة الافتراضية (VNFs) ووظائف الشبكة المادية (PNFs) المكونة لشبكة NS. ثم تقوم وحدة تحكم SDN بتكوين محولات وموجهات بنية NFV التحتية، بالإضافة إلى بوابات الشبكة، حسب الحاجة. وبالمثل، يمكن لـ WIM الاعتماد على وحدة تحكم SDN لإعداد شبكات التراكب لربط شبكات NS المنشورة في بنى NFV التحتية المختلفة ذات المواقع الجغرافية المتعددة. ومن الواضح أيضًا أن العديد من حالات استخدام SDN يمكن أن تتضمن المفاهيم التي تم تقديمها في مبادرة NFV. ومن الأمثلة على ذلك، تحكم وحدة التحكم المركزية في وظيفة توجيه موزعة يمكن في الواقع محاكاتها افتراضيًا على معدات المعالجة أو التوجيه الحالية.

تأثير الصناعة

أثبتت تقنية وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) شعبيتها كمعيار حتى في مراحلها الأولى. وتتعدد تطبيقاتها المباشرة، مثل محاكاة محطات البث الخلوية ، ومنصة الخدمة (PaaS)، وشبكات توصيل المحتوى (CDN)، والوصول الثابت، والبيئات المنزلية. [ 20 ] ومن المتوقع أن تكون فوائد NFV المحتملة كبيرة. إذ يُتوقع أن تُسهم محاكاة وظائف الشبكة المُطبقة على أجهزة قياسية للأغراض العامة في تقليل النفقات الرأسمالية والتشغيلية، وتقصير أوقات طرح الخدمات والمنتجات. [ 21 ] [ 22 ] وقد أعلن العديد من موردي معدات الشبكات الرئيسيين دعمهم لتقنية NFV. [ 23 ] وتزامن ذلك مع إعلانات NFV من كبار موردي البرمجيات الذين يوفرون منصات NFV التي يستخدمها موردو المعدات لبناء منتجاتهم من NFV. [ 24 ] [ 25 ]

مع ذلك، ولتحقيق الفوائد المرجوة من المحاكاة الافتراضية، يعمل موردو معدات الشبكات على تطوير تقنية المحاكاة الافتراضية لتكنولوجيا المعلومات لتضمين خصائص عالية الجودة، ضرورية لتحقيق توافر عالٍ ، وقابلية للتوسع، وأداء متميز، وقدرات فعالة لإدارة الشبكة. [ 26 ] ولتقليل التكلفة الإجمالية للملكية ، يجب تطبيق هذه الخصائص بأعلى كفاءة ممكنة. ويتطلب ذلك أن تستخدم حلول وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) الموارد الاحتياطية بكفاءة لتحقيق توافر بنسبة 99.999%، [ 27 ] وأن تستخدم موارد الحوسبة بكفاءة دون المساس بإمكانية التنبؤ بالأداء.

تُعدّ منصة NFV الأساس لتحقيق حلول NFV عالية الكفاءة على مستوى شركات الاتصالات. [ 28 ] وهي منصة برمجية تعمل على أجهزة متعددة النوى قياسية، ومبنية باستخدام برمجيات مفتوحة المصدر تتضمن ميزات عالية الجودة. يتولى برنامج منصة NFV مسؤولية إعادة تعيين وظائف الشبكة الافتراضية (VNFs) ديناميكيًا نتيجةً للأعطال والتغيرات في حجم البيانات، وبالتالي يلعب دورًا هامًا في تحقيق التوافر العالي. هناك العديد من المبادرات الجارية لتحديد ومواءمة وتعزيز قدرات NFV عالية الجودة، مثل مشروع إثبات مفهوم ETSI NFV، [ 29 ] وATIS ، [ 30 ] ومشروع المنصة المفتوحة لـ NFV، [ 31 ] وجوائز محاكاة شبكات شركات الاتصالات، [ 32 ] بالإضافة إلى العديد من بيئات الموردين. [ 33 ]

يُعدّ المحوّل الافتراضي (vSwitch) عنصرًا أساسيًا في منصات وظائف الشبكة الافتراضية (NFV)، وهو مسؤول عن توفير الاتصال بين الأجهزة الافتراضية (VM-to-VM) وبين الأجهزة الافتراضية والشبكة الخارجية. ويحدد أداؤه كلاً من عرض النطاق الترددي لوظائف الشبكة الافتراضية (VNFs) وكفاءة حلول NFV من حيث التكلفة. يعاني أداء المحوّل الافتراضي المفتوح القياسي (OVS) من أوجه قصور يجب معالجتها لتلبية احتياجات حلول البنية التحتية لوظائف الشبكة (NFVI). [ 34 ] وقد أبلغ موردو NFV عن تحسينات ملحوظة في الأداء لكل من إصداري OVS وAccelerated Open vSwitch (AVS). [ 35 ] [ 36 ]

تُغير المحاكاة الافتراضية أيضًا طريقة تحديد وقياس وتحقيق التوافر في حلول وظائف الشبكة الافتراضية (NFV). فمع استبدال وظائف الشبكة الافتراضية (VNFs) للمعدات التقليدية المخصصة للوظائف، يتحول التركيز من التوافر القائم على المعدات إلى نهج شامل ومتعدد الطبقات قائم على الخدمات. [ 37 ] [ 38 ] يؤدي تحويل وظائف الشبكة إلى المحاكاة الافتراضية إلى فك الارتباط المباشر مع معدات محددة، وبالتالي يُحدد التوافر بتوافر خدمات وظائف الشبكة الافتراضية. ولأن تقنية NFV قادرة على محاكاة مجموعة واسعة من أنواع وظائف الشبكة، ولكل منها متطلبات توافر خدمة خاصة بها، ينبغي أن تدعم منصات NFV نطاقًا واسعًا من خيارات تحمل الأعطال. تُمكّن هذه المرونة مزودي خدمات الاتصالات من تحسين حلول NFV الخاصة بهم لتلبية أي متطلبات توافر لوظائف الشبكة الافتراضية.

الإدارة والتنسيق (MANO)

أشارت الهيئة الأوروبية لمعايير الاتصالات (ETSI) إلى أن جزءًا هامًا من التحكم في بيئة وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) يتم عبر التنسيق الآلي. ويُقصد بإدارة وتنسيق وظائف الشبكة الافتراضية (NFV-MANO) مجموعة من الوظائف ضمن نظام NFV لإدارة وتنسيق تخصيص موارد البنية التحتية الافتراضية لوظائف الشبكة الافتراضية (VNFs) وخدمات الشبكة (NSs). وتُعد هذه الوظائف بمثابة العقل المدبر لنظام NFV وعاملًا أساسيًا في تمكين الأتمتة.

تتمثل الكتل الوظيفية الرئيسية ضمن الإطار المعماري NFV-MANO ( ETSI GS NFV-006 ) فيما يلي:

  • منسق وظائف الشبكة الافتراضية (NFVO)؛
  • مدير وظائف الشبكة الافتراضية (VNFM)؛
  • مدير البنية التحتية الافتراضية (VIM).

تُعدّ وحدة إدارة وظائف الشبكة (NFVO) نقطة الدخول في NFV-MANO لأنظمة دعم العمليات الخارجية (OSS) وأنظمة دعم الأعمال (BSS)، وهي المسؤولة عن إدارة دورة حياة مثيلات خدمات الشبكة (NS). وتُفوَّض إدارة دورة حياة مثيلات وظائف الشبكة الافتراضية (VNF) التي تُشكّل مثيل خدمات الشبكة من قِبل وحدة إدارة وظائف الشبكة الافتراضية (NFVO) إلى وحدة إدارة وظائف الشبكة الافتراضية (VNFM) واحدة أو أكثر. تستخدم كل من NFVO وVNFM الخدمات التي تُوفّرها وحدة إدارة البنية التحتية الافتراضية (VIM) واحدة أو أكثر لتخصيص موارد البنية التحتية الافتراضية للكائنات التي تُديرها. تُستخدم وظائف إضافية لإدارة وظائف الشبكة الافتراضية المُحاوية: إدارة خدمات البنية التحتية للحاويات (CISM) ووظائف سجل صور الحاويات (CIR). تتولى CISM مسؤولية صيانة أحمال العمل المُحاوية، بينما تتولى CIR مسؤولية تخزين معلومات صور برامج حاويات نظام التشغيل وصيانتها. يتم توجيه سلوك NFVO وVNFM من خلال محتويات قوالب النشر (المعروفة أيضًا باسم مُعرّفات NFV) مثل مُعرّف خدمة الشبكة (NSD) ومُعرّف وظائف الشبكة الافتراضية (VNFD).

تُقدّم ETSI مجموعةً كاملةً من المعايير التي تُتيح بيئةً مفتوحةً حيث يُمكن لوظائف الشبكة الافتراضية (VNFs) أن تعمل بتوافقية مع أنظمة الإدارة والتنسيق المطوّرة بشكلٍ مستقل، وحيث تكون مكونات نظام الإدارة والتنسيق نفسها قابلةً للتشغيل البيني. ويشمل ذلك مجموعةً من مواصفات واجهة برمجة تطبيقات RESTful [ 39 ] ، بالإضافة إلى مواصفات تنسيق التغليف لتسليم وظائف الشبكة الافتراضية إلى مزوّدي الخدمات، وقوالب النشر التي تُضمّن مع صور البرامج لتمكين إدارة دورة حياة وظائف الشبكة الافتراضية. يُمكن أن تستند قوالب النشر إلى TOSCA أو YANG . [ 40 ] [ 41 ]

يتوفر تمثيل OpenAPI ( المعروف أيضًا باسم Swagger) لمواصفات API ويتم صيانته على خادم ETSI forge ، إلى جانب ملفات تعريف TOSCA و YANG لاستخدامها عند إنشاء قوالب النشر.

يلخص الجدول أدناه المجموعة الكاملة من المواصفات المنشورة.

مواصفةعنوان
ETSI GS NFV-SOL 001واصفات NFV المستندة إلى مواصفات TOSCA
ETSI GS NFV-SOL 002مواصفات بروتوكولات RESTful لنقطة مرجعية Ve-Vnfm
ETSI GS NFV-SOL 003مواصفات بروتوكولات RESTful لنقطة مرجعية Or-Vnfm
ETSI GS NFV-SOL 004مواصفات حزمة VNF وأرشيف PNFD
ETSI GS NFV-SOL 005مواصفات بروتوكولات RESTful لنقطة مرجعية Os-Ma-nfvo
ETSI GS NFV-SOL 006واصفات NFV المستندة إلى مواصفات YANG
ETSI GS NFV-SOL 007مواصفات بنية ملف وصف خدمة الشبكة
ETSI GS NFV-SOL 009مواصفات بروتوكولات RESTful لإدارة NFV-MANO
ETSI GS NFV-SOL 010مواصفات حزمة لقطات VNF
ETSI GS NFV-SOL 011مواصفات بروتوكولات RESTful لنقطة مرجعية Or-Or
ETSI GS NFV-SOL 012مواصفات بروتوكولات RESTful لواجهة إدارة السياسات
ETSI GS NFV-SOL 013تحديد الجوانب المشتركة لواجهات برمجة تطبيقات RESTful NFV MANO
ETSI GS NFV-SOL 014مواصفات نموذج بيانات YAML لإدارة الموارد الافتراضية القائمة على الواصفات
ETSI GS NFV-SOL 015تحديد الأنماط والاتفاقيات الخاصة بواجهات برمجة تطبيقات RESTful NFV-MANO
ETSI GS NFV-SOL 016مواصفات إجراءات NFV-MANO
ETSI GS NFV-SOL 018تحديد مواصفات بروتوكول وحلول نموذج البيانات لـ

إدارة وتنسيق حاويات نظام التشغيل

تتوفر نظرة عامة على الإصدارات المختلفة لتمثيلات OpenAPI لواجهات برمجة تطبيقات NFV-MANO على موقع ETSI NFV wiki .

تتوفر ملفات OpenAPI بالإضافة إلى ملفات تعريف TOSCA YAML ووحدات YANG القابلة للتطبيق على واصفات NFV على ETSI Forge .

وتجري دراسات إضافية داخل ETSI حول إمكانية تحسين إطار عمل NFV-MANO لتحسين قدراته على التشغيل الآلي وإدخال آليات الإدارة الذاتية (انظر ETSI GR NFV-IFA 041 ).

دراسة الأداء

ركزت دراسة أداء حديثة حول تقنية وظائف الشبكة الافتراضية (NFV) على معدل نقل البيانات، وزمن الاستجابة، والارتعاش لوظائف الشبكة الافتراضية (VNFs)، بالإضافة إلى قابلية توسع NFV من حيث عدد وظائف الشبكة الافتراضية التي يمكن لخادم فعلي واحد دعمها. [ 42 ] تتوفر منصات NFV مفتوحة المصدر، ومن أبرزها openNetVM. [ 43 ] تُعد openNetVM منصة NFV عالية الأداء تعتمد على DPDK وحاويات Docker. توفر openNetVM إطار عمل مرنًا لنشر وظائف الشبكة وربطها لبناء سلاسل الخدمات. تُعد openNetVM نسخة مفتوحة المصدر من منصة NetVM الموصوفة في ورقتي NSDI 2014 وHotMiddlebox 2016، وهي مُرخصة بموجب رخصة BSD. يمكن العثور على شفرة المصدر على GitHub:openNetVM [ 44 ]

وظائف الشبكة السحابية الأصلية

From 2018, many VNF providers began to migrate many of their VNFs to a container-based architecture. Such VNFs also known as Cloud-Native Network Functions (CNF) utilize many innovations deployed commonly on internet infrastructure. These include auto-scaling, supporting a continuous delivery / DevOps deployment model, and efficiency gains by sharing common services across platforms. Through service discovery and orchestration, a network based on CNFs will be more resilient to infrastructure resource failures. Utilizing containers, and thus dispensing with the overhead inherent in traditional virtualization through the elimination of the guest OS can greatly increase infrastructure resource efficiency.[45]

See also

References

  1. ↑"ETSI - Standards for NFV - Network Functions Virtualisation | NFV Solutions".
  2. ↑"Network Functions Virtualisation (NFV); Use NFV is present and SDN is future"(PDF). Retrieved 6 June 2014.
  3. ↑Stephenson, Rick (2013-03-13). "How Low-Cost Telecom Killed Five 9s in Cloud Computing". Wired. Retrieved 2016-06-27.
  4. 12"Network Functions Virtualization— Introductory White Paper"(PDF). ETSI. 22 October 2012. Retrieved 20 June 2013.
  5. ↑"Network Functions Virtualisation". ETSI Standards for NFV. Retrieved 30 June 2020.
  6. ↑Le Maistre, Ray (22 October 2012). "Tier 1 Carriers Tackle Telco SDN". Light Reading. Retrieved 20 June 2013.
  7. ↑"Latest Agenda at SDN & OpenFlow World Congress". Layer123.com. Archived from the original on October 14, 2012. Retrieved 20 June 2013.
  8. ↑"Standards for NFV: Network Functions Virtualisation". ETSI. NFV Solutions.
  9. ↑"Network-Functions Virtualization (NFV) Proofs of Concept".
  10. ↑"What is Network Function Virtualization (NFV)". blog.datapath.io. Archived from the original on 2017-02-01. Retrieved 2017-01-20.
  11. ↑Ashton, Charlie (April 2014). "Don't Confuse "High Availability" with "Carrier Grade"" . مجتمع مضمن. مؤرشف من الأصل بتاريخ 2017-07-03.
  12. ↑ توم نول (18 سبتمبر 2013). "هل تُعلّمنا تقنية "الشبكات الافتراضية الموزعة" شيئًا ما؟" . مدونة شركة CIMI العامة . تم الاطلاع عليه في 2 يناير 2014 .
  13. ↑ كارول ويلسون (3 أكتوبر 2013). "RAD تُطلق استراتيجية NFV الموزعة" . لايت ريدينج . تم الاطلاع عليه في 2 يناير 2014 .
  14. ↑ "أربعة موردين يقدمون تقنية NFV الموزعة إلى BTE" . لايت ريدينج. ١١ يونيو ٢٠١٤. تم الاطلاع عليه في ٣ مارس ٢٠١٥ .
  15. ↑ "أطلقت شركة RAD حلاً موزعاً لتقنية NFV على حافة الشبكة للعملاء، يعتمد على منصة ETX NTU" . Optical Keyhole . 16 يونيو 2014. تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2015 .
  16. ↑ "RAD تضيف شركاء جدد إلى تحالف D-NFV" . Telecompaper . 9 ديسمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2015 .
  17. ↑ "منصة للبنية التحتية الافتراضية والمادية متعددة البائعين" .
  18. ↑ لياناج، مادهوسانكا (2015). شبكات الهاتف المحمول المعرفة بالبرمجيات (SDMN): ما وراء بنية شبكة LTE . المملكة المتحدة: جون وايلي. الصفحات 1-438 . ISBN  978-1-118-90028-4.
  19. ↑ "تقرير عن استخدام الشبكات المعرفة بالبرمجيات في الإطار المعماري لوظائف الشبكة الافتراضية" (ملف PDF) . المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات. ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 ديسمبر 2021 .
  20. ↑ "حالات استخدام تقنية المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV)" (ملف PDF) .
  21. ↑ "ما هي تقنية NFV - محاكاة وظائف الشبكة؟" . SDNCentral . SDN Central. مؤرشف من الأصل بتاريخ 26-07-2014 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-09-2014 .
  22. ↑ "محاكاة شبكات الاتصالات" . أخبار المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات. مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 سبتمبر 2014 .
  23. ↑ "مسؤول تنفيذي في شركة أوبن ويف يناقش مزايا وتحديات تقنيتي NFV وSDN" . مقال . ١٢ نوفمبر ٢٠١٣. مؤرشف من الأصل في ٣ مارس ٢٠١٦. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٢ نوفمبر ٢٠١٣ .
  24. ↑ دويل، لي. "البرمجيات الوسيطة لجيل NFV" . تقرير تكنولوجيا المعلومات لمزودي الخدمات.
  25. ↑ شارما، راي. "ويند ريفر تطلق برنامج نظام NFV البيئي مع خمسة من رواد الصناعة" . بي سي سي موبايل برودباند.
  26. ↑ أشتون، تشارلي (يناير 2015). "موثوقية على مستوى شركات الاتصالات - "ضرورة" لنجاح تقنية NFV" . التصميم الإلكتروني.
  27. ↑ ليمكي، أندرياس (نوفمبر 2014). "5 سمات أساسية لمنصة NFV" . TechZine - Alcatel-Lucent . Techzine، Alcatel-Lucent. مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 مايو 2015.
  28. ↑ "لماذا يحتاج مزودو الخدمات إلى منصة NFV" (ملف PDF) . ورقة استراتيجية من إنتل. مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 26-05-2015.
  29. ↑ "إثبات مفهوم NFV" . ETSI.
  30. ↑ ويلسون، كارول (16 سبتمبر 2015). "منتدى جديد لتقنية NFV يركز على قابلية التشغيل البيني" . لايت ريدينج.
  31. ↑ "OPNFV" . مؤسسة مشاريع لينكس التعاونية.
  32. ↑ "جوائز محاكاة شبكات الاتصالات" . ديسمبر 2015. مؤرشف من الأصل في 2015-06-07.
  33. ↑ نول، توم (يونيو 2014). "حل ويند ريفر البيئي لتقنية وظائف الشبكة الافتراضية والتنسيق" . مدونة شركة CIMI العامة.
  34. ↑ بيتيت، جاستن (11 نوفمبر 2014). "تسريع Open vSwitch إلى "سرعة فائقة"" هرطقة الشبكة : حكايات عن إصلاح الشبكة " .
  35. ↑ "ويند ريفر تقدم أداءً ثورياً لتقنية vSwitch المُسرّعة والمُحسّنة لتقنية NFV" . غرفة أخبار ويند ريفر. مايو 2014.
  36. ↑ "شركة 6WIND تعلن عن تسريع Open vSwitch لمنصة Red Hat Enterprise Linux OpenStack" . PRweb. أبريل 2014.
  37. ↑ "تحديات وحلول محاكاة وظائف الشبكة" (ملف PDF) . ألكاتيل-لوسنت. 2013.
  38. ↑ "تقنية وظائف الشبكة الافتراضية: أسطورة التوافر العالي على مستوى التطبيق" . ويند ريفر. مايو 2015. مؤرشف من الأصل في 2015-10-05.
  39. ↑ شاتراس، ب. (ديسمبر 2018). "حول توحيد واجهات برمجة تطبيقات إدارة وتنسيق وظائف الشبكة الافتراضية". مجلة معايير اتصالات IEEE . 2 (4): 66-71 . Bibcode : 2018ICStM...2d..66C . doi : 10.1109/MCOMSTD.2018.1800032 . ISSN 2471-2825 . S2CID 59620488 .  
  40. ↑ فريق الاتصالات في المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI). "المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات - يصدر المعهد معيارًا لقوالب نشر وظائف الشبكة الافتراضية (NFV)" . المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يوليو 2019 .
  41. ↑ "مدونات التكنولوجيا، NFV، MEC، NGP، ZSM، ENI - SOL006 - واصفات NFV المستندة إلى مواصفات YANG" . www.etsi.org . تاريخ الاسترجاع: 9 يوليو 2019 .
  42. ↑ وانغ، تشنغوي؛ سباتشيك، أوليفر؛ غوبالاكريشنان، فيجاي؛ شو، يانغ؛ أبليغيت، ديفيد (2016). "نحو محاكاة افتراضية عالية الأداء وقابلة للتوسع لوظائف الشبكة". مجلة IEEE للحوسبة عبر الإنترنت . 20 (6): 10-20 . رمز Bibcode : 2016IIC....20f..10W . doi : 10.1109/MIC.2016.111 . S2CID 15518060 . 
  43. ↑ "OpenNetVM: منصة لسلاسل خدمات الشبكة عالية الأداء" (ملف PDF) . doi : 10.1145/2940147.2940155 . S2CID 13706879 . 
  44. ↑ "GitHub- OpenNetVM" . GitHub .
  45. ↑ "وظائف الشبكة السحابية الأصلية" . سيسكو . تم الاطلاع عليه في 1 أبريل 2021 .