¿Qué es un plano (en redes)?
En redes, un "plano" se refiere a una capa funcional distinta dentro de la arquitectura de red responsable de tareas específicas relacionadas con las operaciones de red. Cada plano se centra en un aspecto concreto de la funcionalidad de la red, ayudando a estructurar y gestionar los complejos procesos implicados en la comunicación de red. Estos planos funcionan simultáneamente e interactúan entre sí para garantizar un rendimiento eficaz y fiable de la red.
Esta entrada del blog seguirá explorando los distintos tipos de planos de red (control y datos), sus funciones y características, y cómo contribuyen a la funcionalidad y eficiencia generales de la red.
¿Qué es un plano de control?
El plano de control es una capa crítica responsable de gestionar las funciones de enrutamiento y señalización de una red. Determina cómo se dirigen los paquetes de datos a través de la red construyendo y manteniendo las tablas de encaminamiento y las topologías de red necesarias. Este plano gobierna efectivamente la lógica que decide el camino que deben seguir los paquetes de datos para llegar a sus destinos.
Imagina que tienes una red de routers que necesitan comunicarse para determinar la mejor ruta para que los datos viajen de un punto a otro. El plano de control hace lo siguiente:
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- Ejecuta protocolos de encaminamiento para intercambiar información sobre la topología de la red y las redes alcanzables.
- Construye y actualiza las tablas de enrutamiento basándose en la información intercambiada.
- Utiliza esta información para tomar decisiones sobre la ruta óptima para los paquetes de datos
Sin el plano de control, los dispositivos de red no podrían adaptarse dinámicamente a los cambios en la red ni gestionar eficazmente el enrutamiento de datos, lo que provocaría posibles ineficiencias e interrupciones en la comunicación de la red.
¿Qué es un plano de datos?
El plano de datos, también conocido como plano de reenvío, es una capa de red clave responsable del movimiento real de los paquetes de datos a través de la red. Se encarga del procesamiento en tiempo real y del reenvío de paquetes de una interfaz de red a otra basándose en las reglas y la información de enrutamiento proporcionadas por el plano de control.
Consideremos un escenario en el que un paquete llega a un enrutador de red: El paquete entra en el enrutador a través de una interfaz de entrada. El plano de datos comprueba entonces la tabla de enrutamiento, construida y mantenida por el plano de control, para determinar el siguiente salto del paquete. Basándose en este resultado, el plano de datos reenvía el paquete a la interfaz de salida apropiada. Si es necesario, el plano de datos también puede realizar procesamientos adicionales, como la actualización de las cabeceras de los paquetes, la aplicación de reglas de calidad de servicio (QoS) o el filtrado basado en políticas de seguridad. Por último, el paquete se transmite desde el router a la interfaz elegida hacia su siguiente destino.
Plano de control frente a plano de datos: Desglose
Los planos de red ayudan a diseñar, gestionar y solucionar problemas en las redes separando claramente las diferentes funciones y responsabilidades dentro de la arquitectura de red. Desglosemos a continuación las funciones clave de cada tipo de plano de red:
Funciones clave del plano de control
Enrutamiento:
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- El plano de control ejecuta protocolos de enrutamiento (como OSPF, BGPy EIGRP) para intercambiar información de enrutamiento entre dispositivos de red. Este proceso ayuda a construir y actualizar tablas de enrutamiento que el plano de datos utiliza para reenviar paquetes.
- Determina las mejores rutas para que los datos viajen por la red, teniendo en cuenta factores como la topología de la red, el estado de los enlaces y las condiciones del tráfico.
Señalización:
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- El plano de control se encarga de los protocolos de señalización que gestionan el establecimiento, mantenimiento y finalización de las sesiones de comunicación. Esto incluye protocolos para establecer rutas de red y gestionar la asignación de ancho de banda.
- Gestiona la configuración de circuitos virtuales y otros servicios orientados a la conexión.
Gestión de la topología:
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- Mantiene un conocimiento de la estructura y el estado de la red, incluidos los dispositivos conectados y el estado de los distintos enlaces de red.
- El plano de control se adapta a los cambios en la red, como la adición o eliminación de dispositivos o enlaces, y actualiza la información de enrutamiento en consecuencia.
Aplicación de la política:
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- El plano de control aplica las políticas de red relacionadas con el encaminamiento, como las listas de control de acceso (ACL) y las reglas de calidad de servicio (QoS).
- Garantiza que el tráfico se encamine según políticas predefinidas, optimizando el rendimiento y la seguridad de la red.
Funciones clave del plano de datos
Reenvío de paquetes:
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- La función principal del plano de datos es reenviar paquetes desde las interfaces de entrada a las interfaces de salida apropiadas basándose en las decisiones de enrutamiento o conmutación tomadas por el plano de control.
- Consulta las tablas de reenvío (por ejemplo, tablas de enrutamiento, tablas de direcciones MAC) para determinar el siguiente salto de cada paquete.
Procesamiento de paquetes:
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- El plano de datos realiza diversas tareas de procesamiento de paquetes, como filtrado, clasificación, puesta en cola y programación.
- También puede implicar la modificación del encabezado del paquete, la encapsulación y la desencapsulación.
Gestión del tráfico:
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- El plano de datos gestiona el flujo de tráfico para garantizar una utilización eficiente de los recursos de la red. Este proceso incluye la aplicación de políticas de calidad de servicio (QoS), equilibrio de cargay gestión de la congestión.
- Prioriza el tráfico en función de reglas predefinidas para cumplir los acuerdos de nivel de servicio (SLA) y garantiza el rendimiento de las aplicaciones críticas.
Control de acceso:
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- El plano de datos aplica las políticas de seguridad mediante el filtrado del tráfico basado en listas de control de acceso (ACL) y reglas de cortafuegos.
- Puede bloquear o permitir paquetes en función de criterios como las direcciones IP de origen y destino, los números de puerto y los protocolos.
¿Cómo funcionan juntos los planos de control y los planos de datos?
El plano de control y el plano de datos trabajan juntos dividiendo responsabilidades: el plano de control se centra en tomar decisiones estratégicas sobre enrutamiento y políticas, mientras que el plano de datos se encarga de la ejecución de estas decisiones reenviando paquetes a gran velocidad.
Consideremos un escenario en el que se añade un nuevo enlace de red. Un enlace de red es una vía de comunicación que conecta dos o más dispositivos de red, permitiéndoles intercambiar datos. Estos enlaces pueden ser físicos o lógicos y son componentes fundamentales de la infraestructura de red, ya que permiten la conectividad y la transferencia de datos dentro de las redes y entre ellas.
El plano de control detecta el nuevo enlace y ejecuta protocolos de encaminamiento para integrarlo en la topología de la red. Recalcula las tablas de encaminamiento para optimizar las rutas, proporcionando potencialmente rutas más cortas o más eficientes para determinados destinos. Posteriormente, el plano de control actualiza el plano de datos con la nueva información de encaminamiento, modificando las tablas de reenvío para incluir rutas a través del nuevo enlace. Como resultado, el plano de datos puede empezar a utilizar inmediatamente el nuevo enlace para el reenvío de paquetes, garantizando un enrutamiento óptimo. El plano de datos continúa reenviando paquetes en tiempo real, utilizando las tablas de enrutamiento actualizadas para determinar las mejores rutas. Si llega un paquete que puede beneficiarse del nuevo enlace, el plano de datos lo reenviará en consecuencia, basándose en las instrucciones actualizadas del plano de control.
Casos prácticos para planos de control y planos de datos
Los planos de control y de datos tienen funciones distintas pero complementarias en las operaciones de red, y sus casos de uso reflejan esta división de responsabilidades. A continuación se exponen algunos casos de uso comunes para cada uno de ellos.
Planos de control
Gestión y configuración de redes:
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- Los planos de control centralizados, que suelen encontrarse en las redes definidas por software (SDN), permiten a los administradores de red gestionar y configurar los dispositivos de red desde un controlador central.
- Permite actualizaciones y configuraciones automatizadas en múltiples dispositivos, garantizando políticas y configuraciones coherentes.
Enrutamiento dinámico:
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- Ajusta las tablas de enrutamiento en respuesta a cambios en la red, como fallos en los enlaces o la adición de nuevas rutas.
Aplicación de la política:
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- El plano de control establece políticas de gestión del tráfico, calidad de servicio (QoS) y seguridad.
- Distribuye estas políticas al plano de datos para garantizar que el tráfico de red se adhiere a las normas y prioridades predefinidas.
Seguridad de la red:
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- Los planos de control pueden gestionar listas de control de acceso (ACL), reglas de cortafuegos y otras políticas de seguridad.
- Distribuyen estas configuraciones de seguridad al plano de datos para su aplicación, ayudando a proteger la red de accesos y ataques no autorizados.
Planos de datos
Reenvío de paquetes:
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- La función principal del plano de datos es reenviar paquetes de datos basándose en las tablas de enrutamiento y reenvío proporcionadas por el plano de control.
- Garantiza que los paquetes lleguen a su destino con eficacia y un retraso mínimo.
Filtrado del tráfico y aplicación de la seguridad:
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- El plano de datos aplica las políticas de seguridad filtrando el tráfico en función de ACL, reglas de cortafuegos y otras medidas de seguridad definidas por el plano de control.
- Bloquea o permite el tráfico de acuerdo con estas políticas, ayudando a mantener la seguridad de la red.
Calidad de servicio (QoS):
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- El plano de datos aplica políticas de calidad de servicio para dar prioridad a determinados tipos de tráfico, garantizando que las aplicaciones críticas reciban el ancho de banda necesario y una baja latencia.
- Gestiona las colas de tráfico y aplica algoritmos de programación para cumplir los requisitos de calidad del servicio.
Equilibrio de carga:
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- El plano de datos puede distribuir el tráfico a través de múltiples enlaces o rutas para equilibrar la carga y evitar la congestión.
- Utiliza algoritmos de equilibrio de carga para tomar decisiones de reenvío en tiempo real que optimicen la utilización de los recursos.
Casos de uso combinados
Redes definidas por software (SDN):
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- En SDN, el plano de control está centralizado en un controlador SDN, que gestiona las políticas y configuraciones de la red.
- El plano de datos está formado por switches y routers habilitados para SDN que siguen las instrucciones de reenvío proporcionadas por el controlador.
- Esta separación permite crear redes más flexibles y programables.
Virtualización de funciones de red (NFV):
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- La NFV aprovecha las tecnologías de virtualización para ejecutar funciones de red como instancias de software en hardware estándar.
- El plano de control gestiona el despliegue, escaladoEl plano de datos se encarga del procesamiento y el reenvío de los datos.
Puntos clave y recursos adicionales
El plano de control y el plano de datos trabajan juntos dividiendo responsabilidades: el plano de control se centra en tomar decisiones estratégicas sobre enrutamiento y políticas, mientras que el plano de datos se encarga de la ejecución de estas decisiones reenviando paquetes a gran velocidad. Esta separación permite un funcionamiento eficaz y dinámico de la red, en la que el plano de control garantiza que el plano de datos disponga siempre de la información más precisa y actualizada para procesar los paquetes con eficacia.
Puedes seguir aprendiendo sobre planos de control y planos de datos en relación con Couchbase a través de los siguientes recursos:
