Introduccion a las redes programables o redes definidas por software

1. 1e Meetup de Programabilidad de redes
Ciudad de México
Miércoles 29 de Abril del 2015
Redes programables
Javier Liendo
jaliendo(-arroba-)cisco.com

2. Quién soy?
• Arquitecto de Soluciones Tecnológicas para Cisco
@jliendo

3. Objetivos de la sesión
• Definir qué es programabilidad de redes.
Ver/sentir cómo es “programar una red”
• Evangelizar sobre lo que promete la
programabilidad de redes
– Inovación, Inovación, Inovación
• Programar un hub, un switch y un firewall-switch
en semi-vivo, en python y utilizando vi!!!

4. Pero antes de programar...
• ...tenemos que hablar de...
– openvswitch
– mininet y de virtualización ligera
• en particular de Linux namespaces
– Ryu

5. Mi agenda personal / escondida
• ~2 horas “de comida para el pensamiento”
– La programabilidad de redes va directo al corazón de
lo que nosotros ingenieros de redes hacemos
• Tratar de convencerte de que estamos en un
punto de inflección en nuestro oficio y que
estamos a punto de vivir una explosion en la
inovación
• Hacer que te intereses en la programabilidad de
redes

6. Temas logísticos
• Preguntas
• Láminas de referencia
• Acceso a la presentación
– http://www.slideshare.net/
• Acceso al código
– https://github.com/jliendo/sdn_apps

7. Cómo comunicarse?

9. Planos en un dispositivo de red
• Abstracción de un dispositivo de red
Plano de datos
Plano de Control
Plano de Administración

10. (Breve detour)
Plano de datos
Plano de Control
Plano de Administración OVSDB
Netconf/Yang
SNMP
Expect
...
BGP
OSPF
Openflow
...

11. Modelo de plano de control distribuido
• Sincronización de estado
1011001
1011001
ARP
OSPF
SPT
BGP
ARP
OSPF
BGP
SPT

12. Modelo de plano de control centralizado
• Sincronización de estado
Plano de control
Plano de datos
Plano de datos
Plano de datos

13. Modelo de plano de control centralizado
OF Match OF Match OF Match OF Match
Protocolo “X”
Controlador
1011001 1011001
Openflow

14. Modelo generalizado de un switch openflow
Ref: OpenFlow Switch Specification 1.3.0, sección 1

15. Openflow pipeline
Ref: OpenFlow Switch Specification 1.3.0, sección 5.1
Ref: OpenFlow Switch Specification 1.3.0, sección 5.1

16. Openflow
in_port = 1, smac = 00:00:ca:fe:ba:be, sip=10.0.0.1?
in_port = 1, sip=10.0.0.1, dport = 80?
ethertype = 0x0806?
1011001
out_port = 6
Switch openflow-habilitado
patealo!
Controlador
tíralo!

17. Openflow
Openflow 1.0
Openflow 1.3.1

18. Openflow – Negociación de la sesión
Switch Controlador
Conexión TLS
MAIN_DISPATCHER
CONFIG_DISPATCHER
HANDSHAKE_DISPATCHER
deconexión TLS
DEAD_DISPATCHER
Ryu fases de negociación

19. Openflow – Máquina de estados
ref: Flowgrammable, http://flowgrammable.org/sdn/openflow/state-machine/
Controlador Switch

20. Openflow - Mensajes
ref: http://flowgrammable.org/sdn/openflow/message-layer/
ref: http://ryu.readthedocs.org/en/latest/ofproto_v1_3_ref.html
Algunos son síncronos
Algunos son asíncronos
ref: http://flowgrammable.org/sdn/openflow/message-layer/

21. Openflow – Acciones e Instrucciones
Instrucción Descripción
Apply Aplica la acción inmediatamente, no
hace caso al action-set del paquete
Clear Borra el action-set
Write Action Aplica la lista de acciones al action-set
Write Metadata Actualizata la metadata
Goto Continua el proceso en la tabla
indicada
Meter Aplica un rate-limiter
Experimenter Extensión de instrucciones
http://flowgrammable.org/sdn/openflow/actions/#tab_ofp_1_3
Instrucciones
Acciones

22. Por qué es importante?
Data plane
Control Plane
Network Operating System
BGP FW STP
???

23. Por qué es importante?
OF Match OF Match OF Match OF Match
Network Operating System
Apps Apps Apps !!! Desarrollado por
la comunidad
???
Desarrollado por
un fabricante

24. Por qué es importante?
Apps
S.O.
Hardware
OCP
Pica8
Alpha Networks
Fabricantes “estándares”
Opendaylight
Ryu, POX
Open Network Linux
Open dataplane
Fabricantes “estándares”
Las apps que ustedes
desarrollen

26. Herramientas del oficio
• Openvswitch
• Mininet
• Ryu

27. Openvswitch
Ref: http://networkheresy.com/2011/06/06/an-extremely-brief-conceptual-introduction-to-open-vswitch/

28. Openvswitch
Ref: ???

29. Mininet
ref: Bob Lantz, Open Network Laboratory
http://conferences.sigcomm.org/sigcomm/2014/doc/slides/mininet-intro.pdf

30. Mininet
ref: Bob Lantz, Open Network Laboratory
http://conferences.sigcomm.org/sigcomm/2014/doc/slides/mininet-intro.pdf

31. Mininet
ref: Bob Lantz, Open Network Laboratory
http://conferences.sigcomm.org/sigcomm/2014/doc/slides/mininet-intro.pdf

32. Mininet

33. Mininet
ref: Bob Lantz, Open Network Laboratory
http://conferences.sigcomm.org/sigcomm/2014/doc/slides/mininet-intro.pdf

34. Ryu – Controlador de SDN
Ref: Kei Ohmura, NTT
http://osrg.github.io/ryu/slides/LinuxConJapan2013.pdf

35. Demo time!!!

36. La obsolecencia de L2/L3..o cuando ARP es el único
protocolo que necesitarás jamás...
• L2 y L3 van a estar démodé
– Las fronteras entre L2 y L3 pueden ser re-definidas
programáticamente
• Basadas en el contexto (i.e. el ambiente externo)
• Basado en requerimientos de negocio
• ARP va a ser el único protocolo que va a ser
necesario...o quizás no...

37. La nube de ARP
Global Mac Address Table
(pre-loaded?)
10.0.0.128
10.0.0.1/16
192.168.1.73/28
172.16.19.14/24
192.168.254.128/24
who-has 192.168.254.128
(XXX 128’s def gw)
1 is-at 00:00:ca:fe:ba:be
2
3
who-has 10.0.0.128
(XXX 128’s def gw)
4
is-at 00:00:ca:fe:ba:be
5
6

38. La nube de ARP...o la Matrix de los dispositivos finales

39. Resumen
• Estamos en un punto de inflección en donde
la inovación en nuestro campo está por
explotar
• La programabilidad de redes va directo al
corazón de lo que nosotros ingenieros de
redes, hacemos

40. Cómo empezar?
• Mininet
– http://mininet.org/
• Openvswitch
– http://openvswitch.org/
• Ryu
– http://osrg.github.io/ryu/
• Openflow Specs
– https://www.opennetworking.org/sdn-
resources/technical-library#tech-spec

41. How to Start…Tools of the Trade
• An attempt to motivate and clarify Software-
Defined Networking (SDN)
– http://www.youtube.com/watch?v=WVs7Pc99S7w