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Enquanto as redes 4G costumavam transportar principalmente tráfego de banda larga móvel com um padrão de dados relativamente monótono, as redes 5G atendem a uma gama muito mais ampla de casos de uso de serviços. Esses casos de uso — nomeadamente banda larga móvel aprimorada, comunicações ultraconfiáveis com baixa latência e comunicações massivas do tipo máquina — impõem exigências individuais e requerem mecanismos específicos de controle e visibilidade da DPI. Este artigo explicará quais são as novas exigências para o tráfego e as limitações que elas impõem à DPI convencional, além de discutir as principais alterações que permitem que a DPI faça parte de uma rede 5G.
Novas Exigências de Rede Impostas pela Tecnologia 5G
Com novas exigências, surgem novas funcionalidades que não estavam disponíveis nas redes 3G e 4G:
A segmentação de rede permite que os operadores forneçam uma rede lógica dedicada aos seus usuários em uma infraestrutura compartilhada. As fatias de aplicação podem exigir níveis variados de desempenho — por exemplo, a fatia de banda larga móvel exigiria uma largura de banda maior, enquanto um sistema de controle de automação industrial exigiria latência muito baixa. A tecnologia DPI identifica a qual fatia um fluxo pertence, possibilitando a definição de políticas que garantam níveis específicos de serviço para essa fatia.
A computação de borda (edge computing) proporciona uma melhor experiência ao aproximar a computação e a lógica dos usuários finais, oferecendo tempos de resposta de aplicação extremamente rápidos. A arquitetura de rede na computação de borda é altamente distribuída, e nem todos os fluxos de aplicação precisam ser finalizados no núcleo da rede. Assim, as soluções DPI precisam ter capacidades para lidar com uma rede distribuída e garantir consistência em toda ela.
A tecnologia de criptografia para o tráfego do plano de usuário sobre IPSec ou protocolos semelhantes será onipresente. No entanto, a extração de informações de aplicação a partir do tráfego criptografado é fundamental em uma rede 5G. Essa extração deve ser confiável, mantendo ao mesmo tempo as propriedades de segurança sem descriptografar grandes volumes de tráfego.
Limitações iniciais da DPI em redes tradicionais
Dpi nas redes 3G e 4G apresentam algumas limitações que se tornam ainda mais críticas na rede 5G:
Desempenho: A capacidade dos dispositivos tradicionais de DPI para redes 3G e 4G varia de 10 Gbps a 40 Gbps, o que pode não ser suficiente nas redes 5G, que oferecem capacidade de 100 Gbps ou mais.
Latência: Embora 10 microssegundos fosse a latência esperada da plataforma DPI aceitável no contexto 3G/4G, a necessidade de latência extremamente baixa de ponta a ponta — inferior a um milissegundo — imposta pelas comunicações de ultra baixa latência é muito mais rigorosa.
Dinamismo das políticas: Na DPI tradicional 4G, era mais aceitável que a política fosse estática ou atualizada em blocos periodicamente, mas isso não atende às necessidades dinâmicas das exigências de fatiamento de rede e computação de borda do 5G, que podem demandar ajustes na política e na aplicação da DPI minuto a minuto.
Cobertura: As assinaturas de aplicativos tinham escopo muito limitado no 4G e também eram insuficientes para identificar tráfego criptografado, aplicativos desconhecidos e novos protocolos, que estavam se tornando cada vez mais prevalentes. Portanto, as soluções DPI 4G careciam de conhecimento sobre os tipos de tráfego em execução na rede. A implantação centralizada da DPI no núcleo da rede 4G não consegue atender ao requisito de visibilidade proveniente de uma arquitetura distribuída de computação de borda.
Evolução central da DPI para cenários 5G
Várias melhorias permitiram que as soluções DPI se tornassem parte integrante da arquitetura de rede 5G :
Evolução de desempenho: A aceleração por hardware é amplamente utilizada para permitir que dispositivos e funções de DPI processem taxas de tráfego de 100 Gbps, 200 Gbps ou ainda maiores. As funções de software dos dispositivos de DPI também são otimizadas para manter o desempenho nos níveis exigidos. O objetivo é sempre inspecionar o tráfego sem descartar nenhum pacote.
Evolução da Latência: A tecnologia DPI introduz latência inferior a um microssegundo em qualquer fluxo do plano do usuário, o que é aceitável sob a perspectiva de comunicações com latência ultra baixa.
Evolução da Arquitetura: Atualmente, a função DPI já não é mais um componente de hardware monolítico e centralizado no núcleo da rede, mas está cada vez mais sendo virtualizada e distribuída na rede, onde for necessária — por exemplo, em nós de borda da rede de acesso rádio, pontos de agregação e núcleo da rede. As funções virtualizadas podem ser implantadas de forma elástica e dimensionadas automaticamente conforme a demanda.
Criptografia: A capacidade de lidar com tráfego criptografado, analisando comportamentos de fluxo ou utilizando abordagens de aprendizado de máquina para classificar sem descriptografia — melhorou significativamente, equilibrando segurança e desempenho. As assinaturas de novos aplicativos agora são atualizadas quase diariamente ou até por hora, a fim de detectar os novos protocolos emergentes.
Melhor experiência do usuário e controle de tráfego
Uma solução DPI trará benefícios aos usuários de diversas maneiras:
Experiência do usuário aprimorada: O uso de DPI no 5G permite a execução de controles de política refinados com base em casos de uso individuais de serviço, o que possibilita a garantia de QoS e tratamento preferencial. Por exemplo, o tráfego proveniente de um robô industrial pode receber prioridade, enquanto dados menos urgentes são retardados. A qualidade de serviço percebida por um jogador móvel é significativamente aprimorada, pois o DPI identifica o tráfego de jogos e, ativamente, reduz a prioridade de grandes volumes de dados (como uploads de vídeo) em favor do fluxo de dados do jogo. Os usuários podem ter certeza de que as características de desempenho exigidas por seus acordos de nível de serviço estão sendo cumpridas.
Controle de tráfego aprimorado: os operadores de rede agora têm maior visibilidade e controle sobre o tráfego na rede. Os recursos podem ser alocados dinamicamente para aplicações em tempo real, evitando congestionamento quando muitos usuários em um evento enviam vídeos simultaneamente. O serviço pode automaticamente rebaixar a prioridade de uploads de arquivos grandes em favor de uma conversa de voz em tempo real. Ataques e ameaças, como ataques de 'flash mob' ou DDoS, podem ser identificados automaticamente em milissegundos, permitindo resposta imediata.
DPI Otimizado pela Sino-Telecom para 5G
Essas plataformas DPI suportam processamento de tráfego de até 1200 Gbps por sistema, com suporte nativo para portas 400GE, e seus arquivos de assinatura DPI podem processar milhares de aplicativos, sendo constantemente atualizados para dar suporte aos aplicativos e protocolos mais recentes, ao mesmo tempo que oferecem latência de microssegundos por fluxo, em vez de milissegundos. A solução DPI da Sino-Telecom foi projetada para o ambiente 5G em múltiplas formas — como uma função virtualizada e para implantação distribuída nas bordas da RAN, nos pontos de agregação e na rede principal, apoiando uma arquitetura baseada em serviços. A Sino-Telecom oferece DPI com uma biblioteca de milhares de protocolos, atualizada diariamente, além de classificação comportamental para tráfego criptografado, a fim de alcançar maior precisão de classificação. Ela também inclui inteligência para lidar com dados contextualmente conscientes provenientes do acesso de rádio e da rede principal, o que aumenta ainda mais sua precisão de classificação.
Conclusão
Os avanços rápidos em Tecnologia DPI conseguiu superar com sucesso as restrições de seu antecessor e atender às crescentes demandas das redes 5G. Além das características aprimoradas de desempenho e controle de latência, a evolução rumo ao tratamento sofisticado de tráfego criptografado, funções virtualizadas e distribuídas, aliada a mecanismos de atualização de assinaturas extremamente rápidos, garante que a DPI tenha se transformado de uma ferramenta de monitoramento em um componente essencial da operação da rede 5G, permitindo uma experiência aprimorada para o usuário e um controle mais eficaz do tráfego.
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