Cos’è e come funziona NFV, la virtualizzazione delle funzioni di rete

L’avvento dell’era digitale, del cloud e della mobilità ha posto nuove sfide per il mondo delle telecomunicazioni, richiedendo una trasformazione nell’approccio architetturale.
In questo contesto NFV (Network Functions Virtualization o, in italiano, virtualizzazione delle funzioni di rete), emerge in quanto soluzione in grado di soddisfare le crescenti esigenze delle operazioni telco. Ma di che cosa si tratta?
NFV sostituisce l’hardware delle appliance di rete con Macchine Virtuali per eseguire software e processi sotto il controllo di un hypervisor.
Insomma, in una società in cui la connettività su scala geografica deve essere pervasiva, flessibile, scalabile, performante, sicura e sostenibile, l’architettura NFV evita la dipendenza da hardware proprietario introducendo la virtualizzazione delle funzioni di rete.
Al contrario delle reti tradizionali che richiedono la riconfigurazione e l’installazione di nuove apparecchiature, NFV offre agilità in tempo reale, rispondendo immediatamente alle mutevoli esigenze di traffico e servizi. 

Cos’è NFV 

Con Network Functions Virtualization o NFV ci si riferisce a un approccio nell’ambito delle reti di telecomunicazioni che mira a sostituire l’hardware tradizionale con una soluzione basata sulla virtualizzazione delle funzioni di rete.  

La virtualizzazione, risultato dell’astrazione delle funzioni di rete e dell’installazione di Macchine Virtuali (VM) gestite da un hypervisor, consente alle funzioni di rete di essere installate, controllate e manipolate dai software eseguiti su nodi di calcolo standardizzati.  

Questa soluzione agevola naturalmente l’implementazione rapida di nuovi servizi, considerato che le Macchine Virtuali gestiscono diversi software e processi su server standard ad alta capacità, switch e dispositivi di memoria o persino infrastrutture cloud invece di utilizzare diversi dispositivi hardware per ogni funzione di rete. In questo modo, le elaborazioni che di solito risiedono nei nodi di rete vengono invece eseguite in maniera centralizzata sulla VM, alleggerendo così il carico elaborativo sui nodi. 

Grazie a NFV, i servizi di rete come router, firewall e strumenti di bilanciamento del carico, finiscono con il diventare più dinamici e per le aziende viene meno la necessità di disporre di hardware proprietario o aumentare la risorse hardware dedicate, con una significativa riduzione dei costi.  

Come funziona la Network Functions Virtualization: la struttura 

L’implementazione di Network Functions Virtualization (NFV) segue rigorosi standard stabiliti dall’ETSI ISG NFV, una realtà fondata nel 2012 da sette dei principali operatori di reti di telecomunicazioni globali. Secondo tali standard, l’architettura NFV si articola attorno a tre componenti fondamentali: 

• VNF o Funzioni di rete virtualizzate: sono le applicazioni software che forniscono uno o più servizi di rete specifici come directory, configurazione IP e condivisione file. LE VNF costituiscono le fondamenta per la realizzazione dei servizi di rete virtualizzati; 
• NFVI o Infrastruttura di virtualizzazione delle funzioni di rete: è il complesso di tutti gli elementi essenziali come rete, storage e elaborazione. Questo strato di virtualizzazione, noto anche come hypervisor, consente l’astrazione delle risorse hardware e garantisce la flessibilità necessaria per eseguire le applicazioni di rete e supportare il software.  
• NFV-MANO o Gestione, automazione e orchestrazione di rete: è il framework chiave per la gestione dell’ambiente NFV e per il provisioning delle nuove VNF, coordinando l’insieme di tutti i blocchi funzionali, i repository e le interfacce. 

SDN e NFV 

Il confronto tra Network Function Virtualization (NFV) e Software Defined Networking (SDN) rivela due approcci distinti, sebbene entrambe queste tecnologie si basino sulla virtualizzazione e sfruttino l’astrazione di rete per ottenere vantaggi significativi. 

La tecnologia NFV si è sviluppata su larga scala più di recente rispetto a SDN e se questa era nata per innovare e rendere più flessibili, economiche, performanti, sicure e affidabili le reti IT all’interno delle organizzazioni, la NFV è apparsa piuttosto per portare i benefici del Software Defined Network al business telco, del carrier, dei provider di connettività WAN. 

Ma partiamo dall’inizio. 

SDN è un’architettura di rete utile a gestire i componenti hardware e software in modo strutturato e centralizzato, sfruttando le interfacce di programmazione delle applicazioni per comunicare con l’infrastruttura hardware e creare reti virtuali gestibili e programmabili. 

La vera differenza tra SDN e NFV sta nel modo in cui queste tecnologie separano le funzioni e astraggono le risorse. Mentre l’SDN separa le funzioni di inoltro da quelle di controllo della rete, creando una rete centralizzata e programmabile, la NFV astrae le funzioni di rete dall’hardware, fornendo l’infrastruttura necessaria per supportare l’SDN ed eseguirne il software. In pratica, la NFV adotta l’approccio software-defined derivato dall’SDN, consentendo la programmabilità software per portare i benefici dell’SDN al mondo della connettività WAN, delle telecomunicazioni e dei carrier. 

Nonostante le differenze di approccio, NFV e SDN possono collaborare su hardware standard per creare un’architettura di rete programmabile, più flessibile ed efficiente nell’utilizzo delle risorse. Insieme, queste tecnologie aprono la strada a reti avanzate, in grado di adattarsi dinamicamente alle esigenze in evoluzione delle organizzazioni e dei servizi di connettività. 

I vantaggi della NFV 

Ma quali sono i reali vantaggi che la tecnologia NFV può apportare? In realtà, i benefici delle Network Functions Virtualization sono molti, a cominciare dalla possibilità di ridurre la dipendenza da hardware fisici e dedicati, passando a un modello basato su hardware standard. 

Contrariamente a quanto accade con le piattaforme di rete basate su hardware specifici per il servizio, NFV supporta infatti un’infrastruttura software indipendente dall’hardware. Inoltre, essendo virtualizzate, molteplici funzioni possono essere eseguite su un unico server. Un vantaggio di certo non secondario, che permette di limitare il numero di componenti hardware fisici e di consolidare quindi le risorse recuperando spazio fisico, risparmiando energia e abbattendo drasticamente i costi.  

L’agilità di NFV si manifesta nella possibilità di eseguire funzioni di rete virtualizzate su server differenti o di spostarle dinamicamente in risposta alle variazioni della domanda, accelerando la distribuzione di servizi e applicazioni.  

Non a caso, un vantaggio chiave della NFV sta proprio nella sua capacità di rispondere rapidamente alle esigenze dei clienti. Quando un cliente richiede una nuova funzione di rete, il provider può attivare una nuova macchina virtuale (VM) per soddisfare la richiesta e dismettere la VM quando la funzione non è più necessaria. Questa flessibilità contribuisce a semplificare e accelerare la distribuzione dei servizi e delle applicazioni. 

Naturalmente, NFV è quindi un’opzione ideale per testare nuovi servizi con un basso rischio finanziario, consentendo alle aziende di valutare il valore e l’efficacia di potenziali servizi senza bisogno di ulteriori investimenti del budget.  

Insomma, volendo riassumere in 3 punti i vantaggi della tecnologia NFV potremmo citare: 

• Riduzione dei costi dell’hardware, considerato che i server sono accessibili a costi ridotti rispetto ai servizi di rete tradizionali. 
• Flessibilità nella gestione dei componenti in base alla domanda e alle necessità. 
• Soluzione durevole, poiché rimane valida la possibilità di variare il tipo di software ospitato sui server.   

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