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Mientras que las redes 4G solían transportar principalmente tráfico de banda ancha móvil con un patrón de datos relativamente monótono, las redes 5G atienden una gama mucho más amplia de casos de uso de servicios. Estos casos de uso —es decir, banda ancha móvil mejorada, comunicaciones ultrarreliables de baja latencia y comunicaciones masivas de tipo máquina— imponen exigencias específicas y requieren mecanismos particulares de control y visibilidad por parte de la inspección profunda de paquetes (DPI). En este artículo se explicarán las nuevas exigencias que plantea el tráfico y las limitaciones que impone a la DPI convencional, así como se analizarán los principales cambios que permiten que la DPI forme parte de una red 5G.
Nuevas exigencias de red impuestas por la tecnología 5G
Con las nuevas exigencias surgen nuevas funcionalidades que no estaban disponibles en las redes 3G y 4G:
La segmentación de redes permite a los operadores ofrecer una red lógica dedicada a sus usuarios sobre una infraestructura compartida. Las segmentaciones de aplicaciones podrían requerir distintos niveles de rendimiento; por ejemplo, la segmentación de banda ancha móvil exigiría un mayor ancho de banda, mientras que un sistema de control de automatización industrial requeriría una latencia muy baja. La tecnología DPI identifica a qué segmentación pertenece un flujo, lo que posibilita la definición de políticas que garanticen niveles de servicio específicos para dicha segmentación.
La computación perimetral (Edge Computing) mejora la experiencia al acercar la computación y la lógica a los usuarios finales, con el fin de ofrecer tiempos de respuesta de aplicación extremadamente rápidos. La arquitectura de red en la computación perimetral es muy distribuida, y no todos los flujos de aplicación necesitan finalizar en el núcleo de la red. Por lo tanto, las soluciones DPI deben contar con capacidades para gestionar una red distribuida y garantizar la coherencia en toda ella.
La tecnología de cifrado para el tráfico del plano de usuario sobre IPSec o protocolos similares será generalizada. Sin embargo, extraer información de la aplicación del tráfico cifrado es fundamental en una red 5G. Esta extracción debe ser fiable y, al mismo tiempo, mantener las propiedades de seguridad sin descifrar grandes volúmenes de tráfico.
Limitaciones iniciales de la inspección profunda de paquetes (DPI) en redes tradicionales
Dpi en redes 3G y 4G presenta algunas limitaciones que se vuelven aún más críticas en redes 5G:
Rendimiento: La capacidad de los dispositivos tradicionales de inspección profunda de paquetes (DPI) para redes 3G y 4G oscila entre 10 Gbps y 40 Gbps, lo cual puede no ser suficiente en redes 5G, que ofrecen capacidades de 100 Gbps o superiores.
Tiempo de latencia: Mientras que 10 microsegundos era la latencia aceptable esperada para las plataformas DPI en el contexto 3G/4G, la exigencia de latencia extremadamente baja de extremo a extremo —inferior al milisegundo— impuesta por las comunicaciones de ultra baja latencia es mucho más estricta.
Dinamismo de las políticas: En la DPI tradicional 4G, era más aceptable que la política fuera estática o se actualizara periódicamente en bloques, pero esto no satisface las necesidades dinámicas de los requisitos de segmentación de red y computación periférica (edge computing) de la red 5G, que pueden exigir ajustes de política y aplicación de DPI de minuto a minuto.
Cobertura: Las firmas de aplicaciones tenían un alcance muy limitado en la red 4G y también resultaban insuficientes para identificar tráfico cifrado, aplicaciones desconocidas y nuevos protocolos, cuya prevalencia iba en aumento. Por lo tanto, las soluciones DPI 4G carecían de conocimiento sobre los tipos de tráfico que circulaban en la red. La implementación centralizada de DPI en el núcleo de red 4G no puede cumplir con el requisito de visibilidad impuesto por una arquitectura distribuida de computación periférica (edge computing).
Evolución fundamental de la DPI para escenarios 5G
Varias mejoras han permitido que las soluciones DPI sean una parte integral de la arquitectura de red 5G :
Evolución del rendimiento: La aceleración por hardware se utiliza ampliamente para permitir que los dispositivos y funciones de DPI procesen tasas de tráfico de 100 Gbps, 200 Gbps o incluso superiores. Asimismo, las funciones de software de los dispositivos de DPI también están optimizadas para mantener el rendimiento en los niveles requeridos. El objetivo es siempre inspeccionar el tráfico sin perder ningún paquete.
Evolución de la latencia: La tecnología de DPI introduce una latencia inferior a un microsegundo en cualquier flujo del plano de usuario, lo cual resulta aceptable desde la perspectiva de comunicaciones con latencia ultrabaja.
Evolución de la arquitectura: Actualmente, la función de DPI ya no es un componente de hardware monolítico y centralizado en la red troncal, sino que cada vez más se virtualiza y distribuye en la red donde se necesita, por ejemplo, en los nodos periféricos de la red de acceso por radio, en los puntos de agregación y en la red troncal. Las funciones virtualizadas pueden implementarse de forma elástica y escalar automáticamente según la demanda.
Cifrado: La capacidad de gestionar tráfico cifrado mediante el análisis del comportamiento del flujo o el uso de enfoques de aprendizaje automático para clasificar sin descifrarlo ha mejorado notablemente, logrando un equilibrio entre seguridad y rendimiento. Las firmas de nuevas aplicaciones ahora se actualizan casi a diario o incluso por horas para detectar los nuevos protocolos emergentes.
Mejor experiencia de usuario y control del tráfico
Más sólida Solución DPI beneficiará a los usuarios de muchas maneras:
Experiencia de usuario mejorada: El uso de la inspección profunda de paquetes (DPI) en 5G permite aplicar controles normativos ajustados con precisión según los casos de uso individuales de cada servicio, lo que garantiza la calidad del servicio (QoS) y un tratamiento preferencial. Por ejemplo, el tráfico procedente de un robot industrial podría tener prioridad, mientras que los datos menos urgentes se retrasan. La calidad del servicio percibida por un jugador móvil mejora significativamente, ya que la DPI identifica el tráfico relacionado con los juegos y desprioriza activamente los volúmenes grandes de datos (como las subidas de vídeos) a favor del flujo de datos del juego. Los usuarios pueden confiar en que las características de rendimiento exigidas por sus acuerdos de nivel de servicio (SLA) se están cumpliendo.
Control de tráfico mejorado: los operadores de red ahora disponen de una mayor visibilidad y control sobre el tráfico en la red. Los recursos pueden asignarse dinámicamente a aplicaciones en tiempo real, evitando la congestión cuando muchos usuarios en un evento suben vídeos simultáneamente. El servicio puede despriorizar automáticamente las cargas de archivos grandes a favor de una conversación de voz en tiempo real. Los ataques y amenazas, como los «flash mobs» o los ataques DDoS, pueden identificarse automáticamente en cuestión de milisegundos, lo que permite una respuesta inmediata.
DPI optimizada por Sino-Telecom para 5G
Estas plataformas DPI admiten un procesamiento de tráfico de hasta 1200 Gbps por sistema, con soporte nativo para puertos 400GE, y sus archivos de firmas DPI pueden procesar miles de aplicaciones, actualizándose constantemente para dar soporte a las aplicaciones y protocolos más recientes, mientras ofrecen una latencia de microsegundos por flujo, en lugar de milisegundos. La solución DPI de Sino-Telecom está diseñada para el entorno 5G en múltiples formas: como una función virtualizada y para despliegue distribuido en los bordes de la red de acceso por radio (RAN), puntos de agregación y red central, apoyando una arquitectura basada en servicios. Sino-Telecom ofrece una solución DPI con una biblioteca de miles de protocolos, actualizada diariamente, y clasificación conductual para tráfico cifrado, lo que permite una mayor precisión en la clasificación. Asimismo, incluye inteligencia para gestionar datos contextuales procedentes del acceso por radio y de la red central, lo que incrementa aún más su precisión clasificatoria.
Conclusión
Los rápidos avances en La tecnología DPI ha superado con éxito las limitaciones de su predecesor y ha abordado las demandas cada vez mayores de las redes 5G. Además de características de rendimiento mejoradas y control de latencia, la evolución hacia un manejo sofisticado del tráfico cifrado, funciones virtualizadas y distribuidas, junto con mecanismos de actualización de firmas extremadamente rápidos, garantiza que la DPI se ha transformado de una herramienta de monitorización en un componente esencial de la operación de redes 5G, permitiendo una experiencia de usuario mejorada y un control más eficaz del tráfico.
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