Cours 12 — SDN & NFV

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1. Software-Defined Networking (SDN)

1.1 Principe

SDN sépare le plan de contrôle (control plane) du plan de données (data plane).

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Avantages :

• Programmable (API northbound/southbound)
• Centralisé (vision globale du réseau)
• Flexible (déploiement rapide de nouveaux services)
• Économique (switches "bêtes" moins chers)

1.2 Architecture SDN

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1.3 OpenFlow

OpenFlow est le protocole standard de communication entre le control plane et le data plane.

Table de flux OpenFlow :

1.4 Controllers SDN

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2. NFV (Network Function Virtualization)

2.1 Principe

NFV virtualise les fonctions réseau (firewall, LB, NAT, VPN) qui étaient exécutées sur du matériel dédié.

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2.2 MANO (Management and Orchestration)

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2.3 OpenStack

OpenStack est la plateforme open-source de référence pour NFV.

Composants réseau OpenStack (Neutron) :

neutron net-create public-net --shared
neutron subnet-create public-net 203.0.113.0/24 --name public-subnet
neutron router-create router1
neutron router-gateway-set router1 public-net
neutron net-create private-net
neutron subnet-create private-net 10.0.0.0/24 --name private-subnet
neutron router-interface-add router1 private-subnet
neutron port-create private-net --fixed-ip ip_address=10.0.0.100

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3. VPP (Vector Packet Processing)

3.1 Architecture

VPP (FD.io) est un framework de traitement de paquets haute performance.

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Performances : Jusqu'à 100+ Gbps par cœur CPU.

3.2 Commandes VPP

# Interface
vppctl create host-interface name eth0
vppctl set interface state host-eth0 up
vppctl set interface ip address host-eth0 10.0.0.1/24

# Routage
vppctl ip route add 0.0.0.0/0 via 10.0.0.254

# NAT
vppctl nat44 add interface address host-eth0
vppctl nat44 add static mapping tcp local 10.0.1.10 80 external 203.0.113.10 80

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4. DPDK (Data Plane Development Kit)

4.1 Principe

DPDK permet le traitement de paquets ultra-rapide en contournant le kernel Linux.

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Architecture DPDK :

1. Poll Mode Driver (PMD) : polling au lieu d'interruptions
2. Huge Pages : TLB plus efficace
3. CPU Pinning : affinité de cœur
4. Lockless Rings : communication inter-cœurs sans verrou

Performance : 10x+ vs kernel networking standard

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5. P4 — Programmable Data Plane

5.1 Principe

P4 est un langage pour programmer le plan de données des switches.

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Exemple P4 :

header ethernet_t {
    macAddr_t dstAddr;
    macAddr_t srcAddr;
    bit<16> etherType;
}

parser MyParser(packet_in pkt, out headers hdr) {
    state start {
        pkt.extract(hdr.ethernet);
        transition select(hdr.ethernet.etherType) {
            0x0800: parse_ipv4;
            default: accept;
        }
    }
}

control MyIngress(inout headers hdr, inout metadata_t meta) {
    action forward(egressSpec_t port) {
        standard_metadata.egress_spec = port;
    }
    table routing {
        key = { hdr.ipv4.dstAddr: lpm; }
        actions = { forward; drop; }
        size = 1024;
    }
}

5.2 Comparaison

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6. Network Automation

6.1 NETCONF / YANG

<rpc message-id="101" xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:netconf:base:1.0">
  <get-config>
    <source>
      <running/>
    </source>
    <filter type="subtree">
      <interfaces xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:yang:ietf-interfaces"/>
    </filter>
  </get-config>
</rpc>

module example-interface {
    yang-version 1.1;
    namespace "urn:example:interface";
    prefix "if";

    container interfaces {
        list interface {
            key "name";
            leaf name { type string; }
            leaf enabled { type boolean; default true; }
            leaf mtu { type uint16; default 1500; }
        }
    }
}

6.2 Ansible Network Automation

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- name: Configurer switches Cisco
  hosts: switches
  gather_facts: no
  vars:
    ansible_connection: ansible.netcommon.network_cli
    ansible_network_os: cisco.ios.ios

  tasks:
    - name: Configurer VLANs
      cisco.ios.ios_vlans:
        config:
          - name: Servers
            vlan_id: 10
          - name: Database
            vlan_id: 20
          - name: Management
            vlan_id: 100
        state: merged

    - name: Configurer interfaces
      cisco.ios.ios_interfaces:
        config:
          - name: GigabitEthernet0/1
            description: "Link to Core"
            enabled: true
            mode: trunk

6.3 NAPALM

from napalm import get_network_driver

driver = get_network_driver('ios')
device = driver(
    hostname='192.168.1.1',
    username='admin',
    password='cisco',
    optional_args={'secret': 'enable_secret'}
)
device.open()

# Récupérer la configuration
config = device.get_config()
print(config['running'])

# Appliquer une configuration
device.load_replace_candidate(filename='new_config.cfg')
print(device.compare_config())
device.commit_config()
device.close()

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7. Cisco ACI

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• APIC : Application Policy Infrastructure Controller
• EPG : Endpoint Group (groupe de workloads)
• Contract : Politiques de communication entre EPGs
• Tenant : Isolation logique

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8. VMware NSX

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Composants NSX :

• NSX Manager : Interface de gestion
• NSX Controller : Plan de contrôle distribué
• VTEP : VXLAN Tunnel Endpoint
• DFW : Distributed Firewall (micro-segmentation)

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Résumé

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