Tecnologías Abiertas para el Futuro de la Internet

La Internet (tal como se ha venido desarrollando en los últimos 40 años) no escala. Esa es la conclusión a la que han llegado los grandes proveedores de contenido (Google, Facebook, Youtube, Netflix, etc) y los principales Carriers Tier-1 (AT&T, Comcast, Verizon, etc), que sienten que la complejidad que ha tomado la red hace inviable su crecimiento durante la próxima década.

Los principios de diseño considerados a inicios de los 80s para ARPANET, .. ya no son válidos, y tras 30 años se hace necesarior revisarlos, no solo por cuestiones técnicas, sino que por esas cuestiones técnicas están afectando la estructura de costos de la Internet.

En 2009 la Universidad de Standford estableció un proyecto llamado “The Clean Slate Project” (Borrón y Cuenta Nueva) que por primera vez se preguntó como debería ser la Internet si tuvieramos que inventarla de nuevo. Los resultados de este estudio son el origen de lo que hoy se denomina Software Defined Networking, un cambio de paradigma que le dá viabilidad a la internet de los proximos 10 años.

Sin embargo, la adopción de un cambio tan significativo en la tecnología de la Internet no puede adoptarse de un día para otro. Desarrollar nuevos sistemas requiere un esfuerzo transversal en toda la industria, y es ahí donde el modelo de Código Abierto es la solución.

Los problemas de la Internet.. escalabilidad

Cuando se diseño ARPANET, existian algunas decena de computadores que actuaban como enrutadores en la red de la NSF. Uno de los principios básicos del diseño inicial fue permitir que los enrutadores de las distintas universidades pudieran intercambiar información de enrutamiento en forma autónoma (inicio de los protocolos de enrutamiento), lo que requería que los enrutadores corrieran software, que cada vez se hizo más complejo.

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40 años después, la realidad es muy distinta. Una red corporativa corre cientos de routers, y un proveedor de acceso a Internet administra miles de routers. El software que corre al interior de los routers no solo se hace innecesario, sino que agrega costo y complejidad, que ha sido una de las principales barreras para lograr un crecimiento escalable de la Internet.

En el modelo de desarrollo actual de la Internet, cada fabricante de equipamiento de red debe seguir normas técnicas estrictas (más de 8 mil RFCs), e implementar su propio sistema operativo para routers. En la actualidad existen varios fabricantes de enrutadores, y cada uno de ellos ofrecen distintas sabores y versiones de sistemas operativos. Aún nás, debido a lo anterior los enrutadores siguen incluyendo computadores en su interior (lo que introduce costo), capaces de tomar decisiones de enrutamiento en forma autómoma (lo que introduce complejidad).

En la medida que la internet crece , 1) crece la cantidad de routers, y 2) crece la cantidad de rutas que circulan en la internet (actualmente la Internet requiere administrar 600 mil rutas) y por lo tanto 3) crecen los requerimientos técnicos de estos routers (más CPU y más RAM).

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Por lo tanto, claramente tenemos un problema. Si consideramos que en los ultimos años la internet ha duplicado su complejidad en menos de 5 años, en los proximos 10 años podriamos tener 4x las rutas?, 4x routers? con 4x requerimientos?. Esto es particularmente preocupante, si se considera que la industria del silicio está llegando a limites de eficiencia, en que ya no vé las eficiencias previstas por la Ley de Moore.

Obviamente, mientras más grande es una red, más importante es este problema. Este es el caso de los grandes Proveedores de Contenido, que desde hace unos 5 años abandonaron el modelo de networking tradicional; seguidos por los Proveedores de Acceso a Internet que han expuesto esta transformación al resto de la industria, en la busqueda por lograr mayores eficiencias de extremo-a-extremo.

Software Defined Networking

En enfoque que toda la industria a acordado como solución al problema de escalabilidad de la Internet (y redes en general) es el de las redes basadas en software, tal como lo propuso “The Clean Slate Project“. El principio fundamental es separar las funciones que requieren inteligencia (routing) de las funciones que requieren velocidad (forwarding), creando un rol de controlador en la red, que supervisa y comanda los dispositivos que manejan en tráfico (switches)

En el paper fundacional de esta nueva tecnolgía (Ethane: Taking Control of the Enterprise), se propone un modelo de red corporativa denominado Ethane, donde el trafico para por switches ethernet de bajo costo que apoyan sus decisiones en software que corre en computadores.

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El modelo ha evolucionado para ser ya a estas alturas una arquitectura formal para el networking del futuro, y con apoyo “casi” transversal de toda la industria (con la excepción obvia de algunos fabricantes tradicionales que ven afectado sus ingresos por un modelo de desarrollo más liviano).

La Open Networking Foundation (u ONF), es una fundación sin fines de lucro, que agrupa a practicamente todos los actores relevantes de este espacio, y que tiene como objetivo acelerar la adopción de este nuevo modelo de red. La ONF ha contribuido con la estandarización del protocolo Openflow (que permite la comunicación entre los controladores y switches de bajo costo), lo que ha permitido la aparición de fabricantes con tales capacidades.

El principal “use-case” para este nuevo modelo de red son los Datacenters (hiper-escalables), donde es necesario automatizar el networking de decenas de miles de maquinas virtuales, para miles de clientes (segmentados) distintos, en cientos de datacenters..  En la actualidad las principales tecnologías de Cloud Computing (por ejemplo, Openstack), soportan en forma nativa el uso de SDN en el datacenter, lo que permite la comoditización del networking.

Otro caso de uso es el resolver problemáticas mas propias de la industria de telecomunicaciones, donde SDN es una alternativa de menor costo para sustituir tecnologias legadas (ATM, MPLS, etc), y cumplir con los requerimientos necesarios para desplegar redes 5G.

El modelo de Código Abierto

Cuando uno habla de Código Abierto (o Open Source), se suele pensar que es software gratis, sin embargo es mucho más que eso.

El Código Abierto es un esfuerzo coordinado de distintas organizaciones para resolver en forma transversal ciertas problemáticas de la industria, a costo menor, y en menor tiempo. Normalmente es Código desarrollado por grandes fabricantes de tecnología, que les permite acelerar el ciclo de desarrollo de productos.

Distintas industrias han adoptado el Código Abierto en la medida que se ha producido un “Compelling Event”. La industria del desarrollo de aplicaciones éste se produco hace más de 15 años, estableciendo proyectos emblemáticos (como Linux, Java, Apache, MySQL, PHP, etc) que aceleraron y consolidaron el desarrollo de esa industria. Ahora es el turno de la industria del networking.

El estancamiento del desarrollo de la Internet, junto con un nueva nueva visión para resolverlo, no son suficientes para poder asegurar escalabilidad. Si las SDN se desarrollaran en forma propietaria y cerrada, tardaremos años en poder ponerlas en práctica. La única forma de poder avanzar rápido es por medio de un esfuerzo de industria, y eso es exactmente lo que está ocurriendo.

Todos los estandares de la ONF son abiertos (abiertos a todos, no sólo a sus miembros que pagan la membresía), y han sido adoptados por una serie de proyectos de código abierto que han permitido disponer de componentes de software de alta calidad, en muy poco tiempo. El proyecto OpendayLight (con importante apoyo de Cisco Systems), o ONOS (con apoyo de Huawei) o OpenContrail (con apoyo de Juniper) resueven problemáticas complejas en forma rotunda, y son abiertos (entiéndase gratis y personalizables).  Junto a éstos, un conjunto de otros proyectos complementarios, han permitido aumentar el rendimimiento de los dispositivos, introducir virtualización en la red, mejorar la gestión, etc

Es decir, todo un cambio en el modelo de innovación de la industria de telecomunicaciones, en la que más que adoptar normas técnicas (ie papeles), se adoptan componentes de software, que  encontraremos al interior de varios productos comerciales, permitiendo por lo tanto un mayor nivel de interoperabilidad.

Nuevo Networking para 5G

Hasta ahora, el networking de las redes móviles se había mantenido dentro de limites de complejidad acotados. Sin embargo, las redes 5G (que permite la agregación de capacidades de radio de distinas tecnologías, desde distintos sitios, para distintos suscriptores) requieren un tipo de networking “elástico” ó “liquido”, que no es alcanzable con las redes tradicionales.

La única forma de implementar la red requerida para 5G, es mediante SDN. Y la única forma de adoptar SDN en el corto plazo, es mediante Código Abierto. Esto constituye un camio fundamental en el modelo de negocios de los operadores  de red, que hasta este punto habían adoptado soluciones de “los mejores fabricantes”, y ahora se ven obligados a adoptar “mas mejores soluciones” de distintos fabricantes. Evolucionar de un modelo de administración de proyectos, a un modelo de integración de soluciones.

La oportunidad

La industria de telecomunicaciones pasa por momentos decisivos. Alta competencia, presión por parte de los proveedores over-the-top, CAPEX cada vez más escazo, OPEX cada vez mas alto… Creo que resulta evidente que estos problemas de escalabilidad también están afectando otras regiones del mundo, como América Latina. SDN es más que un cambio de tecnología, es un cambio en la estructura de costos del negocio, y del modelo de rentabilidad de las operadoras.

Esto es tan significativo, que es parte de las presentaciones a inversionistas de las grandes operadoras, y una decisión corporativa tanto en el grupo Telefónica como América Móvil. Desde mi punto de vista, una oportunidad única para introducir innovación, eficiencia y diferenciación en una industria competitiva y con rentabilidades marginales.

 

Open Networking: ¿por qué es tan importante para las telecomunicaciones?

Todo empezó en mi visita al Open Networking Summit 2016 (Santa Clara, CA), cuando aún me encontraba trabajando en Cisco. Hasta ese momento había experimentado con ciertos componentes open-source puntuales que nutrían algunas de las soluciones de Cloud, SDN y NFV que empecé a conocer años atrás como parte de mi trabajo.

El Open Networking Summit 2016

En el ONS 2016 encontré un mundo paralelo, en el cual investigadores, estudiantes, operadores de redes, fabricantes y empresas en general participan de manera muy activa con un objetivo: discutir sobre las más recientes ideas y desarrollos abiertos en SDN y NFV para lograr un impacto inmediato en la industria de las telecomunicaciones. Suena bien, ¿no? pero, ¿qué tan real es? Juzguemos por algunas de las charlas:

  • Keynote: John Donovan, Chief Strategy Officer and Group President, AT&T Inc.
    John Donovan habló de las motivaciones de AT&T para adoptar Open Networking, sus grandes avances en esa línea, como el hecho de tener la red virtualizada ya casi en un 30% (apuntando al 75% para el 2020), su visión sobre white-box networking, y el estado de los aportes que vienen haciendo a la comunidad open-source como su orquestador global ECOMP.

    keynote-att“Service Providers have to go to a white box model, if they want to survive” – John Donovan, AT&T Chief Strategy Officer, ONS 2016

  • Keynote: Facebook and the Open Networking Compute Project – Omar Baldonado, Facebook
    Omar compartió algunas características y retos en la operación de la red de Facebook, su visión de ‘software everywhere‘ para la red, el crecimiento exponencial en el uso de su propio hardware, y el flamante proyecto Open Compute Project, liderado por ellos mismos, en el que la industria colabora en nuevos diseños de hardware abierto, creando opciones robustas para white-box networking.

    keynote-facebook“[With Facebook OCP project] We started opening-up networking, working with the community, sharing what we do, and learning a lot from what other people are doing too” – Omar Baldonado, Director of Engineering, Facebook, ONS 2016

  • Plenary Session: Vendor Updates – David Ward, Cisco
    David habló sobre su visión de Reactive Networking, por la cual logremos que las aplicaciones soliciten servicios a la red, y ésta pueda provisionarse y aprender a optimizarse automáticamente para la aplicación específica.  También mencionó el reciente aporte de Cisco al Open Networking: Vector Packet Processing, con lo cual se consiguen tasas de transferencia sin precedentes en servidores comunes.

    keynote-cisco“Let’s move as an industry to a new plateau, where we have all the features we need, the scaling and performance we need, to get going out the stack, to where the action is: in the platform layer.” – David Ward, Chief Architect & CTO of Engineering, Cisco, ONS 2016

  • Plenary Session: An introduction to Open Source MANO (OSM) project – Gerardo García, Telefónica; John Zannos, Canonical & Lakshmi Sharma, Rift.io
    Gerardo y equipo hablaron sobre los avances en el proyecto Open Source MANO, compuesto por más de 20 compañías entre operadores y fabricantes, y que busca proveer una opción eficiente para orquestar funciones de red virtuales (VNFs). Un buen ejemplo de colaboración con Open Networking, liderado nada menos que por Telefónica, una empresa tan cercana a nuestra región.

    keynote-osm“Open Source MANO project is born to become a reference implementation of the management and orchestration stack defined in ETSI NFV architecture, we are delighted to see that ETSI is hosting the project” – Gerardo García, Technology Specialist, Telefonica, ONS 2016

  • Keynote: PayPal Cloud at Scale – Jigar Desai, VP Cloud and Platforms, PayPal
    Jigar compartió el camino que Paypal tomó hacia la implementación de SDN y Cloud a través de diversos proyectos open-source como OpenStack, incluyendo los retos y logros de su plataforma, entre ellos, la reducción en el provisionamiento de infraestructura para aplicaciones, de 1 mes a 30 minutos.

    keynote-paypal“OpenStack for us is not an experimental platform […] every payment transaction that is flowing through Paypal, is actually hosted on OpenStack.” – Jigar Desai, VP Cloud and Platforms, PayPal, ONS 2016

Con solo estas cinco grandes iniciativas, en las que vemos operadores, empresas y fabricantes construyendo redes de una manera diferente, uno se puede dar una idea de las grandes comunidades de innovación que se están formando alrededor de Open Networking, con soluciones más ágiles, eficientes en costos y menos dependientes de hardware especializado. Es allí donde radica la importancia de este movimiento para nuestra industria: ¡el fenómeno Linux llegó a las redes!

¿Y Latinoamérica?

Sin embargo, esto sucede principalmente en países de Norteamérica, Europa y Asia, mientras que en regiones como la nuestra, continuamos operando redes de manera tradicional y con grandes retos para obtener márgenes positivos en cada proyecto. Me pregunté entonces: ¿por qué no tenemos una mayor porción de ese nivel de actividad por estos lares?

La respuesta ya dejó de ser el costo de la tecnología en sí, pues estamos hablando principalmente de soluciones de software basadas en open-source y aplicables a redes de cualquier tamaño y propósito. Pienso que en nuestra región, la poca participación en estas comunidades innovadoras se sigue dando principalmente por las barreras de idioma y la limitada oferta educativa en software, sobre todo para telecomunicaciones, lo cual hace que los que operamos redes tengamos muy pocas opciones que nos conecten con estas nuevas tecnologías.

Quizá una de las pocas fuentes de información en nuevas tecnologías abiertas son los fabricantes tradicionales de soluciones de red, quienes vienen incorporándolas progresivamente en sus productos (Netconf/Yang, OpenFlow, OpenStack, equipamiento ‘merchant silicon‘ y demás). Por esa vía, una adopción más intensiva y directa de las mismas, pero sobre todo, una mayor independencia de hardware especializado, tomará más tiempo en nuestra región, en la medida en que los modelos de negocio de dichos fabricantes continúen evolucionando junto con el know-how de su fuerza de ventas.

Mi rol en Whitestack

oswpEn ese sentido, una de las razones por las cuales me uní a Whitestack, es trabajar en nuestro objetivo de cubrir la brecha que existe entre este nuevo mundo de innovación en Open Networking y las operaciones de redes en Latinoamérica, así como contribuir en la aceleración de su adopción a través de proyectos de Cloud Computing rentables, automatización, y programabilidad de redes en general.

Para los que aún no están familiarizados con lo que Open Networking significa, les comparto un artículo/póster que pueden descargar e imprimir aquí. Además, les recomiendo evalúen una visita al próximo evento Open Networking Summit, desde mi punto de vista, el nuevo gran evento de telecomunicaciones, en el que al menos todos los que lideran la operación de redes y buscan eficiencia, agilidad y reducción de costos, deberían estar presentes.

Definitivamente ya existe una nueva forma de conectar al mundo, ¿qué retos ven ustedes para adoptar estas tecnologías de forma más rápida en Latinoamérica? los invito a comentar abajo, y a explorar más sobre Whitestack aquí.