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Mentre le reti 4G erano utilizzate principalmente per trasportare traffico mobile broadband con un modello di dati relativamente monotono, le reti 5G soddisfano un’ampia gamma di casi d’uso di servizi. Questi casi d’uso — ovvero la banda larga mobile migliorata (eMBB), le comunicazioni ultra-affidabili a bassa latenza (URLLC) e le comunicazioni massicce di tipo macchina (mMTC) — impongono esigenze specifiche e richiedono meccanismi di controllo e visibilità mirati da parte del DPI. Questo articolo spiegherà quali sono le nuove esigenze imposte dal traffico e i limiti che queste pongono al DPI convenzionale, nonché analizzerà i principali cambiamenti che consentono al DPI di integrarsi efficacemente in una rete 5G.
Nuove esigenze della rete introdotte dal 5G
Con le nuove esigenze arrivano anche nuove funzionalità non disponibili nelle reti 3G e 4G:
La suddivisione della rete (network slicing) consente agli operatori di fornire agli utenti una rete logica dedicata su un'infrastruttura condivisa. Le slice applicative potrebbero richiedere livelli diversi di prestazioni: ad esempio, la slice per la banda larga mobile richiederebbe una larghezza di banda maggiore, mentre un sistema di controllo per l’automazione industriale richiederebbe una latenza molto bassa. La tecnologia DPI identifica a quale slice appartiene un flusso, consentendo la definizione di politiche che garantiscano livelli di servizio specifici per tale slice.
L’Edge Computing migliora l’esperienza utente spostando l’elaborazione e la logica più vicino agli utenti finali, in modo da offrire tempi di risposta applicativi estremamente rapidi. L’architettura di rete dell’Edge Computing è fortemente distribuita e non tutti i flussi applicativi devono necessariamente terminare nel core di rete. Di conseguenza, le soluzioni DPI devono disporre di funzionalità in grado di gestire una rete distribuita e garantire coerenza su tutta la sua estensione.
La tecnologia di crittografia per il traffico del piano utente tramite IPSec o protocolli simili sarà diffusa. Tuttavia, l'estrazione delle informazioni applicative dal traffico crittografato è fondamentale in una rete 5G. Tale estrazione deve essere affidabile, preservando al contempo le proprietà di sicurezza senza decrittare grandi quantità di traffico.
Limiti iniziali della DPI nelle reti tradizionali
Dpi nelle reti 3G e 4G presenta alcune limitazioni che diventano ancora più critiche nel contesto 5G:
Prestazioni: La capacità dei dispositivi DPI tradizionali per le reti 3G e 4G varia da 10 Gbps a 40 Gbps, valore che potrebbe non essere sufficiente nelle reti 5G, che offrono capacità pari a 100 Gbps o superiore.
Latenza: Mentre nel contesto 3G/4G un'latenza accettabile della piattaforma DPI era di 10 microsecondi, la necessità di una latenza end-to-end inferiore al millisecondo imposta dalle comunicazioni ad ultra-bassa latenza è molto più stringente.
Dinamicità delle policy: Nel DPI tradizionale 4G era più accettabile che le politiche fossero statiche o aggiornate periodicamente in blocchi, ma questo non soddisfa le esigenze dinamiche della suddivisione della rete (network slicing) e del computing edge del 5G, che possono richiedere aggiustamenti delle politiche e dell’applicazione del DPI da minuto a minuto.
Copertura: Le firme applicative avevano un ambito molto limitato nel 4G ed erano inoltre insufficienti nell’identificare il traffico cifrato, le applicazioni sconosciute e i nuovi protocolli, sempre più diffusi. Di conseguenza, le soluzioni DPI 4G mancavano di consapevolezza sui tipi di traffico in esecuzione sulla rete. Il deployment centralizzato del DPI nel core network 4G non è in grado di soddisfare il requisito di visibilità derivante da un’architettura distribuita di edge computing.
Evoluzione fondamentale del DPI per gli scenari 5G
Diversi miglioramenti hanno reso le soluzioni DPI una parte integrante dell’ architettura di rete 5G :
Evoluzione delle prestazioni: L'accelerazione hardware è ampiamente utilizzata per consentire ai dispositivi e alle funzioni DPI di elaborare flussi di traffico a 100 Gbps, 200 Gbps o addirittura superiori. Anche le funzioni software dei dispositivi DPI sono ottimizzate per mantenere le prestazioni ai livelli richiesti. L'obiettivo è sempre ispezionare il traffico senza perdere alcun pacchetto.
Evoluzione della latenza: La tecnologia DPI introduce una latenza inferiore al microsecondo in qualsiasi flusso del piano utente, valore accettabile da una prospettiva di comunicazioni a latenza ultra bassa.
Evoluzione dell'architettura: Oggi la funzione DPI non è più un componente hardware monolitico centralizzato nel nucleo della rete, ma viene sempre più virtualizzata e distribuita nella rete nei punti in cui è necessaria, ad esempio sui nodi periferici della rete di accesso radio, sui punti di aggregazione e nel nucleo della rete. Le funzioni virtualizzate possono essere distribuite in modo elastico e scalare automaticamente in base alla domanda.
Crittografia: La capacità di gestire il traffico crittografato analizzando i comportamenti del flusso o utilizzando approcci basati sull'apprendimento automatico per classificare senza decrittazione si è notevolmente migliorata, garantendo un equilibrio tra sicurezza e prestazioni. Le firme delle nuove applicazioni vengono ora aggiornate quasi quotidianamente o addirittura ogni ora, al fine di rilevare i nuovi protocolli emergenti.
Migliore esperienza utente e controllo del traffico
Più solida Soluzione DPI porterà numerosi vantaggi agli utenti:
Esperienza utente migliorata: l'utilizzo dell'ispezione approfondita dei pacchetti (DPI) nel 5G consente di applicare controlli normativi finemente calibrati in base ai singoli casi d'uso del servizio, garantendo così la qualità del servizio (QoS) e un trattamento preferenziale. Ad esempio, il traffico proveniente da un robot industriale può essere prioritario, mentre i dati meno urgenti vengono ritardati. La qualità del servizio percepita da un giocatore mobile è notevolmente migliorata, poiché il DPI identifica il traffico relativo ai giochi e de-prioritizza attivamente i grandi volumi di dati (ad esempio caricamenti video) a favore del flusso dati del gioco. Gli utenti possono essere certi che le caratteristiche prestazionali previste dai loro accordi sul livello di servizio (SLA) vengano effettivamente rispettate.
Controllo del traffico migliorato: gli operatori di rete dispongono ora di una visibilità e di un controllo potenziati sul traffico presente nella rete. Le risorse possono essere allocate dinamicamente alle applicazioni in tempo reale, prevenendo il congestionamento quando numerosi utenti a un evento caricano contemporaneamente video. Il servizio può automaticamente ridurre la priorità dei caricamenti di file di grandi dimensioni a favore di una conversazione vocale in tempo reale. Attacchi e minacce, come quelli generati da flash mob o attacchi DDoS, possono essere identificati automaticamente entro pochi millisecondi, consentendo una risposta immediata.
DPI ottimizzato Sino-Telecom per 5G
Queste piattaforme DPI supportano un'elaborazione del traffico fino a 1200 Gbps per sistema, con supporto nativo per porte 400GE; i relativi file di firme DPI possono elaborare migliaia di applicazioni e vengono costantemente aggiornati per supportare le applicazioni e i protocolli più recenti, garantendo una latenza di pochi microsecondi per flusso, anziché millisecondi. La soluzione DPI di Sino-Telecom è progettata per l'ambiente 5G in diverse forme: come funzione virtualizzata e per distribuzione decentralizzata ai bordi della RAN, ai punti di aggregazione e alla rete core, supportando un'architettura basata sui servizi. Sino-Telecom offre una soluzione DPI dotata di una libreria di migliaia di protocolli, aggiornata quotidianamente, e di classificazione comportamentale per il traffico crittografato, al fine di ottenere un'accuratezza di classificazione superiore. Include inoltre funzionalità intelligenti per gestire dati contestuali provenienti dall'accesso radio e dalla rete core, che incrementano ulteriormente l'accuratezza della classificazione.
Conclusione
I rapidi progressi nelle Tecnologia DPI ha superato con successo i limiti del suo predecessore e soddisfa le crescenti esigenze delle reti 5G. Oltre a caratteristiche prestazionali migliorate e al controllo della latenza, l’evoluzione verso una gestione sofisticata del traffico crittografato, nonché funzioni virtualizzate e distribuite, unita a meccanismi di aggiornamento estremamente rapidi delle firme, ha trasformato il DPI da strumento di monitoraggio in un componente fondamentale dell’operatività della rete 5G, consentendo un’esperienza utente migliorata e un controllo più efficace del traffico.
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