MTI-9-M1-R1

Evolución de las Redes de Datos: Nuevas tendencias tecnológicas

Últimas Tendencias en Redes de Comunicaciones

Maestría en Tecnologías de la Información, mención Gestión y Administración de TI

1. Introducción

En este tema se planteará el proceso de evolución de las redes de datos hacia un entorno programable y abierto, identificando los principales protocolos que dieron cabida a las redes definidas por software y sus diversas ramificaciones según su necesidad empresarial, pero comenzando por las bases y fundamentos de redes en primer lugar.

1.1 Eras del Networking y su proceso evolutivo

• Las Redes de datos son el soporte hacia el futuro digital, entregando conectividad ininterrumpida que impulsa el desarrollo de nuevos productos y servicios, transformando así modelos operativos y dando la pauta hacia la transformación digital del siglo XXI.
• Cada vez más, la transformación digital, a través de tecnologías dependientes de la transferencia de datos como IoT, BigData, Redes Cognitivas, requieren de una mejor conectividad.
• Las tecnologías de próxima generación como SDN, NFV, Redes Wireless de Ultravelocidad (5G y WiFi6), Microservicios en Clouds, serán prontamente empleadas por el sector empresarial mundial, tomando ventaja justamente de esa conectividad avanzada y programable, pero estas redes de datos, han sufrido un proceso evolutivo establecidos en Eras, para llegar a estas tecnologías. Es importante conocer el cómo fue posible llegar al Networking moderno.

1.1.1 Redes de Datos: Definición y Componentes

• Una de las mayores diferencias que existe entre los seres humanos con el resto de especies que habitan el planeta Tierra es la capacidad de comunicarse empleando un lenguaje en particular, ya sea de forma escrita, oral, por señas, y hoy en día, de forma digital, logrando romper la barrera de las distancias geográficas, conectándonos instantáneamente gracias al uso de las Redes de Telecomunicaciones.
• Es muy difícil imaginarnos un mundo sin Internet, Google, Facebook, Uber, Netflix, un mundo donde no tendríamos la información al alcance de un clic y no se podría realizar transacciones en línea como transferencias bancarias, pagos de servicios, entre otros.

• Las Redes de Datos cambiaron las forma de interactuar entre nosotros, cambiaron la forma de aprender, trabajar y vivir, pero ¿Cómo podríamos definirlas? Pues, una red de datos es la interconexión de dispositivos, permitiendo la transferencia de información, cumpliendo de esa manera un requerimiento o tarea en particular.En la actualidad, esa definición ha quedado corta con la inclusión de IoT (Internet of Things), donde no solo se conectarán dispositivos, sino, elementos tanto orgánicos como inorgánicos, dando lugar a la digitalización e hiperconectividad.

Los elementos básicos que componen una red son:

• Dispositivos finales: Dispositivos que son la interfaz con el ser humano. Son ejemplo de estos dispositivos las PCs, Servidores, cámaras web, dispositivos inteligentes como smartphones, tablets, etc.
• Dispositivos Intermediarios: Dispositivos que permiten que los dispositivos se conecten a la red (Switches, Puntos de Acceso o Routers Inalámbricos), permiten además que la información se traslade desde origen a destino tomando los mejores caminos (Routers) y dan seguridad a la infraestructura (Firewalls, IPS, IDS, etc.).
• Medios: Siendo estos guiados (medios cableados como Fibra óptica, UTP o Coaxiales) o Inalámbricos (WiFi, Celular, WiMax, etc.). Constituyen el canal de transmisión.
• Servicios: La razón de ser de una Red de comunicaciones. En caso que sea una red empresarial, esta dará sustento a la empresa, si es una red para jugar, servirá para dar entretenimiento, si es una red dentro de un campus universitario, otorgará conectividad dentro de la Universidad.

• Existen redes de diversos tamaños, sean estos WLAN/LAN (Redes de Área Local Inalámbrica/Alámbrica) o WAN (Redes de Área Extensa), siendo posible acceder a los servicios convergentes (Voz, Datos y Video) requeridos por los usuarios a través de entornos conocidos como Cliente/Servidor o en redes más simples, Peer-to-Peer. Cabe mencionar que a partir de este tipo de redes, han surgido otras como las redes PAN (Redes de Área Personal), MAN (Redes de Área Metropolitana), entre otras.
• Las redes WAN se encargan de unir redes LAN, a través de un proceso de arrendamiento de la infraestructura por parte de los SPs (Proveedores de Servicio), convirtiéndose en un simple enlace para las sedes a unir. Un caso típico es la comunicación empresarial generada entre Matriz y Sucursales.
• La interconexión mundial de ISPs se conoce como Internet o "Red de Redes". De esa conectividad o peering, se establecen tres Tiers o Capas, según la proximidad que tengan al Backbone de Internet.

1.1.2 Redes de Datos: Características

Para entender las características de una red de datos, se debe empezar por lo fundamental: Los métodos de conmutación de datos. Existen dos métodos:

• Conmutación por Circuitos: Forma de transmisión de datos orientada a la conexión, donde dicha sesión no puede interrumpirse, caso contrario, la comunicación se terminará. Muy poco flexible, poco escalable, pero genera transmisiones de buena calidad siempre que se cuente con el suficiente ancho de banda dedicado. Un ejemplo típico es la red telefónica tradicional o PSTN.
• Conmutación por Paquetes: Forma de transmisión de datos No orientada a la conexión, donde el flujo de datos se divide en pequeñas unidades (segmentación), con el fin de emplear todos los caminos disponibles y compartirlos con más usuarios o más envíos del mismo usuario (multiplexación). Es flexible, escalable y permite retransmisiones sólo del paquete ausente, sin embargo, tiene características estocásticas, razón por la cual es necesario el uso de información de control para el adecuado envío de la información (encapsulación). A continuación podrá observar un diagrama de una red con conmutación por paquetes.

• En la actualidad se usa la Conmutación por paquetes, pero sin importar el método de conmutación, las comunicaciones dependen de reglas claras y estandarizadas para operar, estas reglas se conocen como Protocolos, los cuales ayudan a compartir información entre dispositivos intermediarios y así seleccionar la mejor ruta, notificar errores y apoyar a la creación de entornos adecuados para la transmisión de datos.
• Una buena organización es pieza clave para transmitir datos, por lo que para entender donde se ubican estos protocolos con respecto a los demás, cómo se relacionan entre ellos y definir el proceso de Encapsulación/Desencapsulación, abstrayéndonos de la transmisión real, se plantearon dos Modelos de Referencia: TCP/IP y OSI. Cada modelo cuenta con cuatro (4) y siete (7) capas respectivamente, en cada capa, producto de la Encapsulación, se genera un PDU (Unidad de Datos de Protocolo) determinado

Para culminar, es necesario indicar las características más importantes que posee una Red bien diseñada:

• Deben ser escalables: Capacidad de adaptación al crecimiento progresivo de datos y usuarios. Esto es posible con modelos de diseño estructurados, mismo que veremos más adelante en el desarrollo del presente módulo.
• Deben ser resilentes: La resilencia es una característica muy importante en las redes, pues se relaciona con la Alta Disponibilidad, donde la adaptación y capacidad de resistencia a efectos nocivos en la red lo define.
• Deben tener QoS (Calidad de Servicio): Hoy por hoy las redes son convergentes, por lo que bajo la misma infraestructura circulan Voz, Datos y Video; sin embargo, los tráficos que son susceptibles al tiempo o son extremadamente importantes para el giro de negocio empresarial, deben ser los primeros en salir, con ello, se evita una baja en la experiencia del usuario, la calidad de la transmisión no se ve afectada.

• Deben ser seguras: La última, pero no menos importante característica en las redes actuales, sea cual sea su tamaño (Redes SOHO - Small Office Home Office o Redes mundiales de proveedores masivos de Internet), la seguridad debe estar en todo momento y todo lugar, comenzando por la seguridad física y perimetral, pasando por diversos elementos de protección en capas (Defense-in-Depth), hasta llegar a la seguridad de la información siguiendo normativa internacional como la ISO 27000. La seguridad de la Información, se puede definir mediante el Triángulo de la Seguridad (CIA-TRIAD): Confidencialidad, Integridad y Disponibilidad.

1.1.3 Redes de Datos: Estandarización y Direccionamiento

• Fomentar la estandarización es una obligación en los entornos tecnológicos modernos, pues con ello es posible una fácil interconexión empleando dispositivos diversos sin importar el fabricante que los haya creado, además de incrementar una sana competitividad entre vendors de tecnología.
• Organismos como la Internet Society (ISOC), Internet Architecture Board (IAB), Internet Engineering Task Force (IETF), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), International Organization of Standardization (ISO), entre otros, han dado las pautas para ello, generando Protocolos Abiertos, Estándares de tecnología, modelos de referencia y RFCs (Request For Comments).
• Quizá uno de los estándares más reconocidos en la industria de las telecomunicaciones es Ethernet, estándar definido en la IEEE 802.2 e IEEE 802.3, así como WLAN (Wireless LAN) o WiFi, definido en la IEEE 802.11.

• Historia de Ethernet IEEE 802.3 por parte de su creador, Robert Metcalfe.

Otra característica clave en las Redes de Datos es el direccionamiento de los distintos elementos que constituyen una red, siendo esto fundamental para lograr interoperabilidad, pues el direccionamiento permite identificar de forma unívoca a un determinado dispositivo, sea este final o intermediario. Existen dos tipos de direcciones:

• Dirección Física: Dirección de alcance local (dentro de un segmento de red), la cual es utilizada por los switches para tomar la decisión de conmutación. Forma parte constitutiva de la Trama (PDU de Capa 2 del Modelo OSI). Para redes LAN Ethernet, la dirección física se le conoce como dirección MAC, constituida por 48bits (12 dígitos hexadecimales). La dirección MAC está grabada en la NIC por parte de su fabricante y es la IEEE quien controla que todas las MACs sean únicas en el mundo. Esta formada por dos partes: OUI (Identificador Único Organizacional) y el serial propio de la NIC.

• Dirección Lógica: Dirección de alcance global. Se la llama lógica, pues es una dirección que la configura a nivel de software el administrador o usuario de la red, ya sea de forma manual o automática (mediante un servidor DHCP). Es parte constitutiva del Paquete (PDU de Capa 3 del modelo OSI) y es utilizada por los routers para la toma de decisión del mejor camino a un destino en particular. Existen dos versiones, IPv4 e IPv6, cuyos encabezados se muestran en la siguiente figura. Cabe decir, que IPv6 se desarrolló pensando en la eficiencia, autoconfiguración y adaptación a entornos modernos y seguros, así como dar cabida a IoT.

1.1.4 Redes de Datos: Conmutación y Enrutamiento

Con el fin de continuar con el estudio de las redes de telecomunicaciones modernas, se definirá y analizará las dos funciones principales de los equipos intermediarios que forman parte constitutiva de una infraestructura empresarial de transmisión de datos: Conmutación y Enrutamiento.

Conmutación (Switching)

• El dispositivo intermediario más importante en cuanto a conectividad se refiere dentro de una LAN o VLAN empresarial es el Switch o Conmutador, equipo concentrador de usuarios que toma sus decisiones de envío en base al PDU de Capa 2, llamado Trama.
• Estos equipos concentradores de usuarios han evolucionado a lo largo del tiempo, pasando desde Hubs, Bridges, Switches de Capa 2, Switches Multicapa, Switches para Data Center y vSwitches (Switches virtualizados), siempre pensando en el aumento de su capacidad de procesamiento, así como de su adaptación a entornos modernos SDN.
• La función principal de un Switch L2 (Layer 2) Ethernet es la Conmutación de Tramas en base a la dirección MAC de destino del tráfico, a diferencia de los Hubs, los cuales básicamente son repetidores de tráfico sin inteligencia, es decir no analizan encabezado alguno, por ello son considerados de capa 1.

Conmutación (Switching) El término conmutación implica la elección del puerto de salida del Switch en base a la dirección MAC de destino de un tráfico recibido en un puerto de entrada. Para hacer dicho procedimiento, al momento que una trama arriba al Switch, este toma la dirección MAC de origen para actualizar su Tabla de Direcciones MAC, considerada el mapa guía del Switch. Una vez que identifica la dirección MAC de origen y el puerto por el que ingresa la trama, analiza la MAC de destino y observa si existe un algún registro en la Tabla de Direcciones MAC con dicha MAC, en caso que sí, el Switch conmuta la trama hacia el respectivo puerto de salida, este proceso se conoce como forwarding, en caso que no exista registro, enviará la trama por todos los puertos que tiene el switch activos, menos por el puerto que recibió la trama, este proceso se conoce como Flooding, el cual se asemeja al comportamiento de un broadcast.

VLANs

• Una de las principales características y funciones que tiene un Switch es la posibilidad de segmentar una LAN sin la necesidad de un equipo de Capa 3 y en cualquier locación que se encuentre el usuario final mediante VLANs (Virtual LANs) .
• La segmentación de la LAN se convirtió en una necesidad empresarial.
• El aislamiento de tráfico por VLANs sólo puede ser comunicado mendiante un equipo L3.
• Uno de los parámetros más importantes del estándar IEEE 802.1Q es el VID (VLAN ID), el cual permite identificar a las VLANs.

El rango de VLANs se divide en dos categorías:

• Rango Normal: Número de VLANs entre 1 y 1005.
• Rango Extendido: Número de VLANs entre 1006 y 4096.

Los beneficios de tener VLANs son:

• Mejora la seguridad
• Reduce los costos de TCO
• Mejora el desempeño al tener dominios de broadcast más pequeños
• Mejora la eficiencia en TI y administración de las redes

Tipos de VLANs Los tipos de VLANs más comunes son:

• VLAN por Defecto: Todos los puertos, inicialmente son parte de la VLAN 1
• VLAN de Datos: VLANs usadas para el tráfico empresarial no de tiempo real
• VLAN Nativa: VLAN usada para enviar tráfico no etiquetado. Puerta de entrada de un enlace troncal IEEE 802.1Q
• VLAN de Administración: VLAN usada para el tráfico de administración de los equipos (SSH, SNMP, Syslog, etc.)
• Voice VLAN: VLAN empleada para el tráfico en tiempo real y con priorización (QoS)

Puertos de Acceso y Troncal Un switch tiene dos tipos de puertos, con los cuales la creación y funcionamiento de VLANs es posible:

• Puertos de Acceso: Puertos necesarios para que un usuario final pueda acceder a la red. Requiere de mecanismos de control de acceso y seguridad tipo AAA. Cada puerto de acceso solo pertenece a una VLAN.
• Puertos Troncales: Puertos empleados en VLANs de extremo a extremo, con el fin de unir switches entre sí. Por estos enlaces circulan todas las VLANs admitidas. El estándar IEEE 802.1Q permitió el tag de las tramas para su correcta identificación.

STP: Spanning-Tree Protocol

• Estándar definido en IEEE 802.1D, con el fin de dar escalabilidad y eliminación de bucles de L2. Fue creado por Radia Perlman y definir un único camino válido en la red conmutada.
• El algortimo Spanning-tree, se basa en la elección de un Root Switch, a partir del cual empiezan todos los cálculos.
• Posteriormente se eligen roles de puerto: Puertos raíz, puertos designados, y puertos no-designados.
• La unidad básica de STP es BPDU (Bridge Protocol Data Unit), intercambiado entre switches cada 2 segundos.
• STP ha evolucionado a lo largo del tiempo, estandarizándose por la IEEE.

Enrutamiento (Routing)

• Así como los Switches permiten a los usuarios de la red conectarse a la infraestructura corporativa, los Routers y Switches Multicapa toman una importante relevancia al permitir que el tráfico de datos viaje entre diversas subredes, incluso llegar a destinos distantes o el Internet, para ello, en primer lugar deben pasar por un dispositivo llamado Gateway por Defecto, el cual es una interfaz del primer router dentro la red empresarial.
• La función principal de un router se la llama Enrutamiento y consiste en que una vez que una trama llega a una de las interfaces del router, éste analiza el encabezado de Capa 2, específicamente verifica si la dirección física de destino está dirigido para el router, caso contrario lo descartaría. En caso que sí sea destinado para el procesamiento del router, elimina el encabezado de capa 2 y analiza el encabezado del Paquete, PDU de Capa 3 que utiliza el router para el proceso de enrutamiento.

• En el encabezado del paquete, el router se fija en la dirección de destino y encuentra la red a la que pertenece (mediante el proceso de ANDing - Multiplicación binaria entre la dirección IP de destino y su Máscara de subred). Con la red de destino determinada, el router identifica si se encuentra esa red en la tabla de enrutamiento, mapa guía de los routers para escoger el mejor camino, si es así, se procede a enviar el tráfico en dirección del próximo salto (próximo router en camino del destino) y de la interfaz del salida indicados en la tabla de enrutamiento, en caso que no se encuentre la red de destino en la tabla, el tráfico es descartado, a menos que exista una ruta por defecto.

Enrutamiento (Routing) Para formar y mantener actualizada la Tabla de enrutamiento, el Router lo hace de dos maneras:

• Reconoce en primer lugar las redes directamente conectadas al equipo.
• Las redes remotas (conectadas a otros routers) deben ser aprendidas por el equipo de forma manual (estática) o dinámica a través de un protocolo de enrutamiento como OSPF, EIGRP, IS-IS, BGP.

Enrutamiento (Routing)

• En las siguientes figuras veremos tablas de enrutamiento de equipos con JunOS (Juniper Networks), VRP (Huawei) y con IOS (Cisco Systems) respectivamente.
• Tanto los routers como los switches son un tipo de computadoras encargadas de trasmitir los datos de una forma adecuada, siempre escogiendo el mejor camino calculado por los dispositivos. Al ser computadoras tienen las mismas partes constitutivas principales, es decir Memorias, CPU, Interfaces (periféricos) y Sistema Operativo que permite la interacción entre el hardware con el software del dispositivo.

Tabla de enrutamiento en JunOS

Tabla de enrutamiento en VRP (Huawei)

Introducción a los Protocolos de Enrutamiento

• Los protocolos de enrutamiento son una forma dinámica de mantener actualizada la tabla de enrutamiento de los Routers, siendo útiles en redes que son grandes y difíciles de mantener con enrutamiento estático o manualmente configurado.
• Con el fin de mantener esta actualización, los routers envían mensajes entre sí, intercambiando información, generalmente cuando algún cambio o evento dentro de la red ocurre.

Tabla de enrutamiento en IOS

Introducción a los Protocolos de Enrutamiento Existen diversos tipos de protocolos de enrutamiento, pero sin importar su tipo, siempre tienen:

• Mensajes: Información intercambiada entre routers adyacentes o vecinos (routers que están directamente conectados y que tienen levantado el mismo protocolo de enrutamiento) con el fin de mantener actualizada su tabla de enrutamiento.
• Estructura de Datos: Una vez que estos mensajes de enrutamiento son recibidos, estos se almacenan en tablas o base de datos según el tipo de protocolo que estén configurados. Normalmente existen tres tablas: Tabla de Vecinos, Tabla de Topología y Tabla de Enrutamiento.
• Algoritmo: Estructura lógica, matemática y procedimental que permite escoger el mejor camino a un destino en base a la estructura de datos formada. Cada protocolo tiene su algoritmo determinado, por ejemplo RIP (Routing Information Protocol), uno de los primeros protocolos creados, basa su funcionamiento en el algoritmo Bellman-Ford.

La clasificación de los protocolos de enrutamiento dinámico se basa en un concepto denominado Sistema Autónomo (o AS por sus siglas en inglés) y permite ubicarlos en dos tipos principales: IGP (Interior Gateway Protocols), aquellos que operan dentro de un AS y EGP (Exterior Gateway Protocols), aquellos que unen AS. En palabras simples un AS es una empresa.

• La configuración de estos protocolos también suele variar, dependiendo de la marca del equipo donde se lo configure y del tipo y versión de sistema operativo. Como un ejemplo sencillo se muestra la configuración de OSPF en un equipo Cisco con IOS.

1.1.5 Evolución del Networking: Eras del Networking

• Las redes, tal como se las ha concebido, se las puedes esquematizar como la figura a continuación.

• Debido a que la necesidad de más recursos por parte de los usuarios se incrementó, así como la capacidad computacional de los servidores del entorno Client/Server mejoraron notablemente, el esquema cambió para incluir la virtualización.

• Posteriormente, los usuarios finales, requerían de aplicaciones que generen movilidad, conexión en cualquier momento y lugar, transacciones en tiempo real, por ello, la inclusión de Cloud Computing y todas sus variaciones, se volvió una realidad, así como de uso cotidiano.
• Para llegar a ese punto, se definieron las denominadas “Eras del Networking”, sin las cuales no hubiese sido posible esta evolución.

Debido a que la necesidad de más recursos por parte de los usuarios se incrementó, así como la capacidad computacional de los servidores del entorno Client/Server mejoraron notablemente, el esquema cambió para incluir la virtualización.

1. Era de Piedra: Switching (VLANs y STP)
2. Era de Bronce: Protocolos de Enrutamiento (Diseño WAN, expansión de redes IP)
3. Era del Renacimiento: Cambios de paradigmas en redes – SDN, OpenFlow, Controladores, VXLAN, etc.
4. Era Programable: Uso del Cloud, Virtualización en redes (NFV), DevOps, programabilidad con Python, etc.

• Actualmente, las tecnologías de la información en cuanto a infraestructura se refiere, están en un periodo de transición entre la Era de Bronze mediante la evolución de MPLS a nivel WAN y tratando de afianzarse en la Era del Renacimiento.
• Tanto las Eras del Renacimiento como de la Programabilidad, aún están en desarrollo y en procesos de innovación y mejoramiento. Los organismos de estandarización por su parte se encuentran organizando protocolos que abarquen las mayores necesidades del contexto tecnológico actual, dando cabida de esa manera al movimiento OpenHardware y OpenSoftware.
• Con el fin de dar soporte a estos cambios tecnológicos, se plantearon formas nuevas de dar un enfoque adecuado a las redes, entre ellos está el concepto de DevOps (Development Operations), tomado del mundo del desarrollo de software y trasladado al networking mediante NetDevOps, temas que serán explicados posteriormente en el transcurso de la materia.

1.2 Nuevas Tendencias en las Redes de Datos

Hoy en día, hay una tendencia de conectar dispositivos inteligentes a la red, pero no solo eso, sino buscar una sinergia entre las personas, objetos, cosas y procesos, con el único fin de dar valor a la gran cantidad de datos que se producen cada segundo y así automatizar procedimientos; por ello, una red de información que sea estable, inteligente, programable, segura y sobre todo adaptable es una necesidad para cubrir estas nuevas tendencias tecnológicas que nos harán llegar a un mundo hiperconectado, un mundo "4.0".

1.2.1 Paradigmas modernos de las Redes de Datos

En esta sección se definirán los paradigmas que están marcando y marcarán el camino de la innovación en el mundo de las telecomunicaciones y de las redes de datos.

1.2.1 Paradigmas modernos de las Redes de Datos: Hiperconectividad

• La hiperconectividad es el nuevo paradigma en las Redes, esto conlleva al término Digitalización, el cual se abordará más afondo en la próxima sección.
• Estamos en un mundo cambiante, donde el desarrollo de avances tecnológicos ha superado toda expectativa. Actualmente hablamos de un desarrollo sostenido en cuanto a robótica e inteligencia artificial, se están diseñando prototipos de auto autómatas, propuestas y pruebas de concepto de comunicaciones tridimensionales, Impresiones 3D, BigData en la agricultura, tráfico, gobierno, estamos en la era de los Datos y de la información.
• En el siguiente video, Joi Ito, Director del MIT Media Lab, explica cuáles son los cambios tecnológicos que vendrán en los próximos años.

1.2.2 Paradigmas modernos de las Redes de Datos: Programabilidad, SDN y 5G

Todos esos cambios se sustentan en una conectividad adecuada. Las tendencias que están marcando y marcarán el futuro de las Redes de Telecomunicaciones son los siguientes:

• BYOX: Siglas de Bring Your Own Everything, el cual menciona la tendencia de usar dispositivos inteligentes como smartphones, tablets, manos libres, lentes inteligentes y demás gadgets que fomentan la productividad.

• Comunicaciones Inalámbricas Veloces: Las redes inalámbricas tradicionalmente han sido lentas al requerir de más información de control y mayores parámetros de seguridad que una red cableada. Sin embargo, en la última década, se han dado avances a nivel de codificación y señalización que han permitido una mejora sustancial en la transmisión wireless. Un cambio trascendental es WiFi6 (IEEE 802.11ax) en las redes WLAN y las redes WWAN, las primeras pruebas de despliegue de LTE Advanced-Pro y 5G y las pruebas de concepto de 6G, tecnologías que superan la barrera de los Gbps. En este link, podrá visualizar el camino a 5G planteado por 3GPP.

Virtualización de Infraestructuras

• Hiperconvergentes: Los niveles de abstracción en cuanto a infraestructuras, el uso de la virtualización para Cloud y Fog Computing, aparición de Dockers, están dando efectividad a la red de datos, usando de mejor manera los recursos tanto de cómputo como de Fabric, dando lugar al DC 4.0 (DataCenter 4.0) y llevando a otro nivel el concepto de IaaS (Infrastructure as a Service).

La virtualización toma de igual manera una importancia relevante en entornos 5G, tecnología conocida como 5G Slicing.

• 5G Slicing: Es un tipo de arquitectura virtual que pertenece a la misma familia de virtualización que NFV (Network Functions Virtualization) y SDN (Software-Defined Networking), la cual se desarrolla con el fin de tener redes basadas en software pensando en la automatización y escalabilidad máxima, pero usando infraestructuras 5G. Este nuevo paradigma es necesario ya que según GSMA Intelligence habrán alrededor de 1.2 billones de conexiones 5G para el 2025, por lo tanto los proveedores de servicio deberán tener más efectividad en sus redes, justamente una de las premisas de 5G Slicing, tener controladores de red virtualizados, donde sólo lo necesario será instalado, concepto similar a Dockers.

• Internet de las Cosas (IoT), Analítica de Datos e Inteligencia Artificial: Quizá los tres términos que conciben el corazón de la Digitalización y la Industria 4.0. En el próximo subtema se expandirá su definición, estado del arte y futuro.
• Redes Definidas por Software (SDN): La programabilidad es una necesidad en las redes del futuro, pues la cantidad de datos que circulará por una insfraestructura dada será tan masivo y con necesidad de latencia y jitter mínimos, que las redes monolíticas actuales no podrán dar abasto. La simplicidad, aprendizaje autónomo, centralización del control, redes con protocolos abiertos y estandarizados, así como contar con una visibilidad total de la infraestructura son características de este tipo de redes. Un desarrollo para redes de ISPs y redes WAN es SD-WAN, tipo de red que marcará un antes y después.

• Cyberseguridad total: Si bien es deseable tener un mundo hiperconectado y digital, esto conlleva más riesgos de los que se puede pensar. Tener IPv6 por doquier, donde existe comunicación directa con todos los usuarios, dispositivos, objetos y procesos, es claro que los riesgos están latentes, pues el robo de información y las violaciones a la privacidad y daño a la honra generan un mercado de millones de dólares. Los profesionales en el área de IT deben estar un paso adelante y sobrellevar estos riesgos, minimizando el área de ataque, pero sobre todo generado conciencia que el Internet es peligroso si no se tiene las debidas precauciones.

1.2.3 Paradigmas modernos de las Redes de Datos: Redes Todo IP y Virtualización

Cinthia Martinez, experta en comunicaciones móviles, nos explica un poco sobre los cambios dados en 4G para llegar a 5G a nivel físico, así como de la inclusión de la virtualización en las redes Todo IP y en 5G.

1.3.1 ¿Qué es la Digitalización y su impacto en el Máster de TI?

• Al momento de hablar sobre digitalización, surgen tres términos en inglés que abarcan esta palabra que implica los mayores cambios en el mundo de la tecnología moderna: Digitization, Digitalization y Digital Transformation.
• El proceso de digitalización le da una importancia relevante a los datos, implica que todo elemento que forma parte de una red podrá generar datos. Según Juniper Networks (https://www.structured.com/juniper-networks-digital-transformation-changes-everything-ready/) , el tráfico actual se incrementará en 9.6 veces para el 2025, conectando una cantidad de 30 billones en los próximos años y cerca de 80 billones para el 2025.
• Por otro lado, la transformación digital no solo es una nueva tendencia tecnológica, es en realidad una estrategia empresarial muy rentable que involucra a la Innovación de los mercados y giros de negocio, pensando en el beneficio de los usuarios finales, es un cambio cultural.

• Bob Parker, Vicepresidente de IDC Research, indicó que "Soportado por plataformas tecnológicas móviles, sociales, junto con analítica y cloud, la transformación digital representa una oportunidad de redefinición de la experiencia de clientes, logrando nuevos niveles de productividad empresarial", no obstante un número muy elevado de compañías no están preparadas para el impacto de la disrupción digital, según un estudio a más de 2700 negocios de IT realizado por Wakefield Research y Juniper, pero los directivos de esas empresas saben de la frase go digital or die, sin embargo no conocen la urgencia de hacerlo.
• Gracias a la digitalización, los datos pueden ser fácilmente accesibles a través de diversas plataformas, equipos e interfaces, ahora, es momento de preparar al talento humano con los conocimientos y habilidades necesarias para los trabajos del siglo XXI, así como dar valor e importancia a cada uno de esos datos generados, provocando así una gran rentabilidad y nuevas plazas de trabajo.

• Ejemplos claros de que la digitalización es el nuevo "oro negro" de la economía, son las grandes empresas que basan su rentabilidad en el uso de los datos de sus clientes con el fin de entregarles un servicio.

• Los datos están tomando una mayor importancia, por ello es necesario comprender que las tecnologías se enfocarán cada vez más en el desarrollo de software, no por nada se mencionó en Wall Street Journal en el 2011 que “El Software se está comiendo el mundo”.
• Sin embargo, los profesionales de IT, durante estos años, no se han enfocado en esos aspectos.

Dentro de las habilidades del nuevo profesional de IT y las que se analizarán en esta materia están:

• Ansible y automatización de redes
• Linux Networking y Open Hardware
• NFV
• NetDevOps
• SDN

1.3.2 Relevancia de IoT

• Según Cisco Systems, el Internet ha pasado por cuatro fases hasta el momento, cada una dando mayor énfasis al desarrollo de la innovación, negocios y dando importancia a los datos y a la seguridad; actualmente nos encontramos en la fase 4.

• Para llegar a la Digitalización, Internet de las Cosas es un paradigma sumamente importante y está modificando no sólo la vida cotidiana del ser humano, sino el mundo empresarial también. Por otro lado, aún la mayoría de elementos que podrían conectarse no lo están, sin embargo, en los próximos años, se conectarán.
• Si bien existen muchas definiciones para el Internet de las Cosas, la que más se aproxima es la que se acuñó por Kevin Ashton en 1999. Ashton mencionó que IoT se refiere a la interconexión digital de objetos simples que se encuentran en la cotidianidad. Ashton realizó las primeras pruebas e investigaciones empleando etiquetas de radio RFID, dando así el primer paso para redes D2D (Device-to-Device) y M2M (Machine-to-Machine) para el sector industrial.
• A pesar de ser clara esa definición, IoT ha tenido aplicaciones que van más allá de M2M o D2D, en realidad, hoy se incursiona en P2M (People-to-Machine), por que el IoT moderno, trata de la interconexión de Personas, Objetos, Datos y Procesos automatizados.

Por lo antes expuesto, estar listos para el ecosistema IoT significa:

• Hiperconsciencia: Contar con Sensores que captan datos en tiempo real. Estos datos pueden ser masivos, dando así el origen a BigData.
• Entornos Predictivos: Es un requerimiento realizar analítica de datos con el fin de tener estimaciones y tendencias (Machine Learning y Data Analysis) .
• Agilidad Extrema: Generar el valor agregado a las empresas, gobiernos electrónicos y demás entornos transaccionales, permitiendo responder a procedimientos, así como responder ante incidentes y promover la innovación.

1.3.3 Evolución de las Redes de Transporte

Las redes WAN son fundamentales para la conectividad de los negocios, permitiendo que las sedes corporativas se comuniquen entre sí de forma transparente y efectiva, así como para el uso cotidiano del ser humano en su actividades que le permitan estudiar, trabajar o divertirse usando el Internet.

Las WAN modernas tienen sus inicios al final de la década de los 60's con ARPANET, el embrión de Internet, posterior a ello, tres generaciones de redes WAN tuvieron lugar:

• A mediados de la década de los 80's, las redes convergentes eran necesarias para dar sustento a una adecuada conectividad, por ello surgieron las WAN-TDM (Time Division Multiplexing).
• En la década de los 90's, Frame-Relay y ATM dominaron las redes de transporte en los ISPs .
• No fue hasta los comienzos de los 2000's donde comenzó un punto de inflexión en las WAN, la aparición de MPLS (Multiprotocol Label Switching) con el fin de cumplir las nuevas exigencias de los usuarios actuales, dando la posibilidad de que las LANs se puedan emplear como WAN, gracias también a que medios físicos como la Fibra Óptica se utilizaron.

Ahorro en la inversión de la infraestructura, rápida curva de aprendizaje, así como las nuevas tendencias tecnológicas fueron lo que motivó esta evolución WAN.

Las redes en la actualidad deben tener ciertas características que complementan el criterio tradicional de Escalabilidad, Tolerancia a fallas, QoS y seguridad, pues los requerimientos de los usuarios y de las empresas han cambiado. Además de esas características básicas, deben tener:

• Resolución automática de fallas y errores
• Defensa automática ante ataques
• Optimización automática
• Análisis automático de datos para una toma de decisiones adecuada

El concepto de automático significa dotar de programabilidad a las redes para que puedan adaptarse al entorno y de esa manera cubrir los requerimientos de IoT, BigData, BYOX, Conectividad 5G/6G, teletrabajo, streaming de video masivo, realidad virtual, etc.

Existen muchas definiciones de SDN, pero la que más se ha generalizado habla sobre la capacidad de separar el plano de control del plano de envío o de datos, por lo que centralizará el control de los diversos equipos que forman la infraestructura. Los planos estructurales de un equipo de red se analizarán en los próximos capítulos.

• Software-Defined Network es una arquitectura emergente que busca flexibilidad y agilidad en el procesamiento de los datos que circulan por la red, características muy necesarias para dar soporte a las nuevas tendencias de telecomunicaciones como IoT, BigData, virtualización, Bring Your Own Everything.
• En estos escenarios, el control de la red es totalmente programable, abstrayendo la infraestructura subyacente de las aplicaciones y servicios de red, siendo OpenFlow uno de los protocolos más importantes para construir redes OpenSDN.

SD-WAN es una aplicación específica de SDN a tecnologías WAN como el Internet de banda ancha, nuevas generaciones celulares a partir de 4G y 5G o MPLS, dando más inteligencia, facilidad de implementación, control y modificación, así como visibilidad y analítica de datos que en la infraestructura iWAN, su antecesor, todo esto ya que los clientes y usuarios de las redes demandan más flexibilidad, así como tecnologías abiertas y orientadas a la nube (siguiendo el mismo concepto que IoT, pero en el mundo de las redes y telecomunicaciones), por ello, SD-WAN, puede ser catalogado como una estrategia Multi-cloud de conectividad segura usando el Internet para conectar todas las sedes empresariales. Más adelante en la presente asignatura, se tratará sobre el desarrollo, evolución, terminología, operación y futuro de SDN como un eslabón de las redes de nueva generación, así como un análisis de OpenFlow y pruebas de concepto de este eslabón de las nuevas redes de telecomunicaciones.