NFV (Network Function Virtualization)¶

Коротко¶

NFV - перенос сетевых функций (firewall, load balancer, router, NAT, VPN) с железных appliances на виртуальные машины или контейнеры поверх стандартных x86 серверов.

Цель: уйти от vendor lock-in, снизить CAPEX/OPEX, ускорить деплой новых сервисов.

SDN и NFV - дополняющие технологии: SDN отделяет control plane от data plane и управляет сетью программно, NFV виртуализирует сами сетевые функции. SDN часто используется для связи VNF между собой (service chaining).

Архитектура ETSI NFV¶

Стандарт ETSI определяет три основных компонента:

NFVI (NFV Infrastructure) - инфраструктурный слой:

compute/storage/network ресурсы (обычные серверы)
гипервизор или container runtime
виртуальные ресурсы для VNF

VNF (Virtual Network Function) - виртуализированная сетевая функция:

vRouter, vFirewall, vLB, vNAT, vVPN
работает на VM или в контейнере
заменяет физический appliance

MANO (Management and Orchestration) - управление:

NFVO (NFV Orchestrator) - оркестрация сервисов, lifecycle NS
VNFM (VNF Manager) - lifecycle VNF
VIM (Virtualized Infrastructure Manager) - управление инфраструктурой (OpenStack, VMware)

Text Only

+------------------------------------------+
|              MANO                        |
|  +--------+  +--------+  +--------+      |
|  |  NFVO  |  |  VNFM  |  |  VIM   |      |
|  +--------+  +--------+  +--------+      |
+------------------------------------------+
                    |
+------------------------------------------+
|              VNF Layer                   |
|  [vRouter] [vFirewall] [vLB] [vNAT]      |
+------------------------------------------+
                    |
+------------------------------------------+
|              NFVI                        |
|  Hypervisor / Container Runtime          |
|  Compute | Storage | Network             |
+------------------------------------------+

VNF vs CNF¶

VNF (Virtual Network Function) - сетевая функция в VM:

тяжелый: гостевая ОС + гипервизор
оркестрация через NFV-MANO (OpenStack/VMware)
медленный старт (минуты)

CNF (Cloud Native Network Function) - сетевая функция в контейнере:

легкий: только контейнер, без guest OS
оркестрация через Kubernetes
быстрый старт (секунды)
микросервисная архитектура
интеграция с CI/CD

CNF - эволюция VNF для cloud-native инфраструктуры. Современные проекты предпочитают CNF.

Use Cases в DC/Cloud¶

Service Chaining - цепочка VNF для обработки трафика:

Text Only

Traffic -> vFirewall -> vLB -> vWAF -> App

SDN контроллер управляет маршрутизацией между VNF.

vCPE (virtual Customer Premise Equipment) - виртуальный роутер/firewall для клиента вместо железки на площадке.

Network Segmentation - vFirewall между сегментами в DC без физических appliances.

Elastic Scaling - автоматический scale out/in VNF под нагрузку (через MANO или Kubernetes для CNF).

Примеры реализаций¶

VIM:

OpenStack (основной выбор для NFV)
VMware vCloud NFV

VNF/CNF:

Open vSwitch (vSwitch)
VPP (Vector Packet Processing) - высокопроизводительный data plane
Cilium, Calico - CNI для Kubernetes с network policy

MANO:

ONAP (Open Network Automation Platform)
OSM (Open Source MANO от ETSI)