IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - September/October 2023 - 72

programas que ejecutan los algoritmos involucrados en tareas
como enrutamiento, QoS y seguridad. Estos algoritmos operan
de manera distribuida, mediante el intercambio de información
con las instancias correspondientes que corren en
otros dispositivos de la red. El plano de datos, por otro lado,
solo está a cargo del envío de paquetes, que puede incluir
la actualización del encabezado del paquete y el cálculo de
sumas de verificación. A la derecha, ilustramos elementos de
un paradigma de red basado en la combinación de SDN y
PDP. En primer lugar, las SDN permiten desacoplar los planos
de control y de datos, lo que no es posible en dispositivos
de envío convencionales. Las SDN separan estos planos y
migran el plano de control hacia una entidad centralizada de
manera lógica llamada controlador o sistema operativo de la
red. Algunos ejemplos de implementaciones de controladores
son NOX, POX y Ryu (implementados en Python), y ONOS
y OpenDayLight (implementados en Java). Las funciones de
la red como el enrutamiento se convirtieron en aplicaciones
de software desarrolladas con lenguajes de propósito general
que coinciden con el lenguaje de implementación del controlador.
Las aplicaciones que implementan esas funciones de
la red corren en el controlador y se comunican con el plano
de datos mediante una serie de interfaces de comunicación.
Luego, los dispositivos de envío llevan a cabo el envío de
paquetes. La interfaz más desarrollada entre los planos de
control y de datos es OpenFlow Protocol, especificada en
el Open Networking Foundation, que se ha convertido en el
estándar de facto en las SDN.
Los PDP complementan los conceptos propuestos por las
SDN al dar lugar al paradigma de SDN. Los PDP proponen
programar el análisis y procesamiento del paquete dentro de
los dispositivos de envío de acuerdo con las necesidades puntuales
especificadas por los usuarios de la red mediante lenguajes
de programación especializados. Por ejemplo, el lenguaje
de programación P4, presentados por investigadores de
la Universidad de Princeton en 2014, se ha convertido en el
estándar de facto para la programabilidad del plano de datos.
En la programabilidad del plano de datos, los proveedores
de equipo brindan compiladores que traducen los programas
P4 escritos por usuarios a código de máquinas para el
chip objetivo específico en el conmutador (representado en
la figura 4 por los archivos ejecutables y de información P4,
que son producción del compilador). Esta traducción también
brinda una interfaz llamada P4Runtime, que el plano
de control puede usar para controlar la tarea real de envío
de paquete brindada por el conmutador. Hasta hace poco, el
enfoque de las SDN y los PDP estaba puesto en los entornos
de red empresarial, como los proveedores de servicio de
Internet, las redes de área amplia, el 5G inalámbrico, etc., y,
en especial, en las redes de centro de datos. Aprovechar las
SDN y los PDP puede conseguir la automatización de los
distintos aspectos de la gestión de la red en el contexto de las
subestaciones eléctricas digitales con base en la CEI 61850.
A fin de enfrentar los problemas mencionados de gestión,
las instalaciones recientes han incluido SDN como elemento
central de la arquitectura de la red de la CEI 61850. De hecho,
los fabricantes de equipo de sistemas eléctricos, como SEL,
han desplegado soluciones (con licencia) basadas en SDN
para las redes de comunicación de subestaciones eléctricas.
La figura 5 ilustra una arquitectura de SDN en la que un
controlador de la red actúa como plano de control programable
que habilita la comunicación automatizada entre los
niveles de arquitectura de la CEI 61850. Varios enfoques de
prueba de concepto han propuesto distintas contribuciones
para automatizar la gestión de la red de comunicación de la
CEI 61850 con las SDN. Las siguientes son funciones de
gestión de la red importantes automatizadas por las SDN:
✔ Descubrimiento de la topología de la red: los conmutadores
habilitados por OpenFlow están configurados
para leer mensajes del protocolo de descubrimiento de
Protocolos de
distribución del plano de control
Funciones lógicas de la red: enrutamiento,
seguirdad, QoS
Envío de
paquetes del plano de datos
Envío de tablas, actualización de encabezado
de paquetes, cálculo de sumas de verificación
Conmutador tradicional
Programabilidad de la red con SDN/OpenFlow
Programabilidad de la red con PDP basado en P4
Paradigma de red tradicional
Paradigma de programabilidad de la red
figura 4. Evolución de una red tradicional hacia redes programables. API: interfaz de programación de aplicaciones.
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septiembre/octubre 2023
Programa P4
Compilador P4
Ejecutable
Descripción API
Aplicación
de
monitor
Aplicación
de
router
...
Aplicación
de puerta
de enlace
Sistema operativo
de la red (NOX, POX, Ryu, ONOS,
OpenDayLight) con soporte P4
Instalación/actualización
de normas de reenvío mediante
OpenFlow
Conmutador
OpenFlow
Plano de
control
Instalación/actualización
de código de conmutación
mediante P4 Runtime
Plano de datos
Conmutador
programable

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