网络功能虚拟化 (NFV)：通过虚拟化功能改造网络架构

什么是网络功能虚拟化？

网络功能虚拟化 (NFV) 是一种网络架构方法，它通过将专用的网络硬件设备替换为运行在标准服务器、存储和交换机上的软件化虚拟化网络功能 (VNF) 来实现。

在传统的网络中，路由器、防火墙和负载均衡器等专用硬件设备被用于执行特定的网络功能。通过 NFV，这些功能被虚拟化，可以在通用硬件上作为软件运行，从而带来更大的灵活性、可扩展性和成本效益。

NFV 使网络运营商能够根据需要快速轻松地部署和扩展网络功能，而无需进行物理硬件安装或维护。通过虚拟化网络功能，运营商还可以降低其资本支出和运营支出，并提高其网络敏捷性、灵活性和可扩展性。

NFV 通常与软件定义网络 (SDN) 结合使用。SDN 是另一种网络架构方法，它将网络的控制平面和数据平面分开，从而实现集中式网络管理和编排。NFV 和 SDN 一起使网络运营商能够构建更敏捷、更高效的网络，以适应不断变化的业务和用户需求。

网络功能虚拟化 (NFV) 的历史

网络功能虚拟化 (NFV) 的概念出现在 2012 年，当时包括 AT&T、Deutsche Telekom 和 NTT Docomo 在内的一批领先的电信服务提供商，在欧洲电信标准协会 (ETSI) 的主持下成立了 NFV 行业规范组 (ISG)。

NFV ISG 的目标是开发一个用于虚拟化网络功能并将其部署在行业标准服务器、存储和交换机上的框架，旨在提高网络敏捷性、灵活性和成本效益。NFV ISG 于 2013 年发布了其第一套规范，定义了虚拟化网络功能的要求和架构。

自那时以来，NFV 在电信行业得到了广泛的应用，许多服务提供商和供应商都在开发和部署 NFV 解决方案。2015 年，ETSI 发布了第二套 NFV 规范，扩展了原始框架，并涵盖了安全性、管理和编排以及网络切片等主题。

如今，NFV 被认为是新兴的 5G 网络架构的关键推动者，为部署和管理支持 5G 的多样化用例和应用所需的广泛网络功能和服务提供了一种灵活高效的方式。

除了 ETSI NFV ISG 之外，其他行业组织和团体也为 NFV 制定了标准和最佳实践，包括开放网络自动化平台 (ONAP)、NFV 开放平台 (OPNFV) 和 Linux 基金会网络 (LFN) 项目等。

网络功能虚拟化是如何工作的？

网络功能虚拟化 (NFV) 通过虚拟化传统上由专用硬件设备（如路由器、交换机、防火墙和负载均衡器）执行的网络功能来工作。这些网络功能从其底层硬件中抽象出来，并实现为软件化的虚拟网络功能 (VNF)，运行在标准服务器、存储和交换机上。

NFV 通常使用虚拟化层来实现，该虚拟化层允许多个 VNF 在相同的物理基础设施上运行。该虚拟化层在 VNF 之间提供隔离，使它们能够独立运行，并提供资源管理和分配，确保每个 VNF 都能获得有效运行所需的资源。

NFV 架构的组成部分

NFV 架构通常包括以下组件：

1. 虚拟化层：该层提供虚拟化环境，允许多个 VNF 在相同的物理基础设施上运行。它包括一个虚拟机监控程序或基于容器的虚拟化平台，为 VNF 提供隔离、资源分配和管理。
2. 虚拟网络功能 (VNF)：这些是执行特定网络任务（如路由、交换、防火墙、负载均衡和加密）的软件化网络功能。VNF 通常以虚拟机或容器的形式部署，并在虚拟化层上运行。
3. NFV 基础设施 (NFVI)：这是提供支持 VNF 所需的计算、存储和网络资源的物理基础设施。NFVI 可以位于数据中心、网络边缘或云中。
4. 管理和编排 (MANO)：该组件提供部署、监控和管理 NFVI 上运行的 VNF 所需的管理和编排功能。它包括服务编排、资源分配、故障管理和性能管理等功能。

总体而言，NFV 使组织能够更快速、更经济高效地部署网络功能，同时提供更大的灵活性、可扩展性和敏捷性。通过虚拟化网络功能，运营商可以创建一个更动态、更高效的网络架构，以适应不断变化的业务和用户需求。

网络功能虚拟化的好处

在现代网络架构中使用网络功能虚拟化 (NFV) 有几个好处。以下是组织可能选择采用 NFV 的几个关键原因：

1. 节省成本：NFV 可以通过将专用硬件设备替换为运行在通用硬件上的软件化虚拟化网络功能，帮助组织降低成本。这可以帮助减少购买、部署和维护专用硬件相关的资本支出和运营成本。
2. 敏捷性和灵活性：NFV 使网络运营商能够根据需要快速轻松地部署和扩展网络功能，而无需进行物理硬件安装或维护。这有助于缩短新服务和应用程序的上市时间，并提高网络的敏捷性和灵活性。
3. 可扩展性：NFV 可以根据不断变化的流量模式和需求，通过使组织能够根据需要扩展或缩减虚拟化网络功能的能力来帮助提高网络的可扩展性。
4. 增强的网络安全性：NFV 可以通过部署能够检测和缓解安全威胁的虚拟化网络功能（如防火墙、入侵检测系统和加密服务）来帮助提高网络安全性。
5. 服务创新：NFV 可以使组织能够更快、更轻松地进行创新并推出新的网络服务和应用程序，因为虚拟化网络功能可以根据需要轻松部署和扩展。

总而言之，NFV 提供了一种灵活、可扩展且经济高效的网络架构方法，使组织能够构建更敏捷、更高效、更具创新性的网络，以适应不断变化的业务和用户需求。

网络功能虚拟化的风险

虽然网络功能虚拟化 (NFV) 有许多好处，但在实施 NFV 之前，组织应考虑一些风险和挑战。以下是 NFV 的一些潜在风险：

1. 复杂性：NFV 会增加网络架构的复杂性，因为它涉及在共享物理基础设施上部署和管理多个虚拟化网络功能。这可能会使故障排除更加困难，并影响整体网络性能。
2. 安全性：NFV 会带来新的安全风险，因为虚拟化网络功能可能容易受到利用虚拟化软件或底层硬件基础设施漏洞的攻击。必须采取适当的安全措施来减轻这些风险。
3. 与遗留系统的集成：将 NFV 与现有的遗留系统和网络架构集成可能具有挑战性，可能需要额外投资于新硬件和软件来实现兼容性。
4. 性能和可靠性：NFV 的性能和可靠性可能会受到虚拟化层和底层硬件基础设施的影响。组织必须确保他们拥有适当的资源来支持 VNF 并提供所需的性能和可靠性。
5. 供应商锁定：采用 NFV 的组织可能会被锁定在特定的供应商或技术上，这可能会限制他们将来更换供应商或技术的灵活性和能力。

总而言之，虽然 NFV 在成本节省、敏捷性和灵活性方面可以提供显著的好处，但组织在将这项技术部署到其网络之前，应仔细考虑潜在的风险和挑战。他们还应确保他们拥有适当的专业知识、工具和流程来成功部署、管理和保护其 NFV 环境。