Chafloque MJ

Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Universidad del Perú. Decana de América

Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica
Escuela Profesional de Ingeniería de Telecomunicaciones
Propuesta de diseño de una red de datos de área local

bajo la arquitectura de redes definidas por software
para la Red Telemática de la Universidad Nacional
Mayor de San Marcos
TESIS
Para optar el Título Profesional de Ingeniero de

Telecomunicaciones
AUTOR
Joseph Daniel CHAFLOQUE MEJIA
ASESOR
Jesús Otto VILLANUEVA NAPURÍ
Lima, Perú
2018
Reconocimiento - No Comercial - Compartir Igual - Sin restricciones adicionales
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comercial, siempre y cuando se dé crédito al autor del documento y se licencien las nuevas
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tecnológicas que restrinjan legalmente a otros a hacer cualquier cosa que permita esta licencia.
Referencia bibliográfica
Chafloque, J. (2018). Propuesta de diseño de una red de datos de área local

bajo la arquitectura de redes definidas por software para la Red Telemática
de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. [Tesis de pregrado,
Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Facultad de Ingeniería
Electrónica y Eléctrica, Escuela Profesional de Ingeniería de
Telecomunicaciones]. Repositorio institucional Cybertesis UNMSM.
I
JOSEPH DANIEL CHAFLOQUE MEJIA
PROPUESTA DE DISEÑO DE UNA RED DE DATOS DE ÁREA

LOCAL BAJO LA ARQUITECTURA DE REDES DEFINIDAS POR
SOFTWARE PARA LA RED TELEMÁTICA DE LA UNIVERSIDAD
NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS.
Tesis presentada a la Facultad de

Ingeniería Electrónica y Eléctrica de la
Universidad Nacional Mayor de San
Marcos para obtener el Título de
Ingeniero de Telecomunicaciones.
Área: Redes y Conectividad
Asesor: Jesús Otto Villanueva Napurí
Lima – Perú
2018
II
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Crecimiento del tráfico IP global. Fuente: CISCO VNI (2016) pag. 17
Figura 2.2 Modelo de red en la nube. Fuente: ITU-T (2012) pag. 18
Figura 2.3 Planos de un dispositivo tradicional. Fuente: KREUTZ (2015) pag. 22
Figura 2.4 Tablas RIB y FIB. Fuente: NADEAU; GRAY (2013) pag. 23
Figura 2.5 Topología de red tradicional. Fuente: NADEAU; GRAY (2013) pag. 24
Figura 2.6 Concepto de una red definida por software. Fuente: ODCA (2014) pag. 27
Figura 2.7 Red tradicional y red definida por software.
Fuente: Elaboración propia pag. 28
Figura 2.8 Arquitectura de la red SDN según la RFC 7426. Fuente:
HALEPLIDIS ed al. (2015) pag. 29
Figura 2.9 Arquitectura de la red definida por software basado en la
recomendación. Fuente: ITU-T (2014) pag. 30
Figura 2.10 Diagrama de flujo del proceso de coincidencia en un switch
Openflow. Fuente: ONF(2015) pag. 34
Figura 2.11 Principales componentes de un Switch Openflow. Fuente:
ONF(2015) pag. 36
Figura 2.12
Procesamiento del switch Openflow. Fuente: GORANSSON (2016)
pag. 37
Figura 2.13 Seguimiento del paquete a través de las tablas de flujo. Fuente: ONF
(2015). pag. 38
Figura 2.14 Estructura de un mensaje Openflow Fuente: ONF (2015). pag. 40
Figura 2.15 Establecimiento de las sesiones Openflow. Fuente: GORANSSON
(2016) pag. 41
Figura 2.16
Arquitectura de un controlador SDN. Fuente: GORANSSON (2016)
pag. 44
Figura 3.1 Red modular. Fuente: BRUNO, JORDAN (2017) pag. 48
Figura 3.2 Grafica de tráfico entrante y saliente por SNMP. Fuente: Elaboración
propia. pag. 54
Figura 3.3 Topología de la Red Telemática y Campus de la UNMSM. Fuente:
Elaboración propia. pag. 55
Figura 3.4 Red WAN SDN de Google. Fuente: Big Switch (2012) pag. 57
Figura 4.1 Esquema general de simulación. Fuente: Elaboración propia pag. 59
Figura 4.2 Arquitectura del controlador Opendaylight.
Fuente: SDN HUB (2015). pag. 60
Figura 4.3 Arquitectura del módulo DLUX. Fuente: OPENDAYLIGHT (2017). pag. 64
Figura 4.4 Arquitectura del módulo L2 SWITCH. Fuente: OPENDAYLIGHT
(2017). pag. 65
Figura 4.5 Comunicación entre los componentes de L2 SWITCH. Fuente:
OPENDAYLIGHT (2017). pag. 67
III
Figura 4.6 Diagrama de los componentes del módulo LACP. Fuente:

Figura 4.7 Arquitectura del módulo VTP. Fuente: OPENDAYLIGHT (2017). pag. 69
Figura 4.8 Diagrama del entorno de simulación en GNS3. Fuente: Elaboración
propia. pag. 70
Figura 4.9 Módulos de la Red Campus. Fuente: BRUNO, JORDAN (2017). pag. 71
Figura 4.10 Topología de la red SDN a simular. Fuente: Elaboración Propia pag. 72
Figura 5.1 Topología de la red SDN en el módulo DLUX. Fuente: Elaboración
propia. pag. 73
Figura 5.2 Topología de la red SDN en el AP OFM. Fuente: Elaboración propia. pag. 74
Figura 5.3 Pruebas de Ping-All exitosas. Fuente: Elaboración propia. pag. 76
Figura 5.4 Pruebas de ICMP de los hosts 1,2,3 y 4 hacia los servidores. Fuente:
Figura 5.5 Base de datos “Address-tracker” del módulo L2-Switch. Fuente:
Figura 5.6 Entradas de flujo en el controlador SDN y switch SDN. Fuente:
Figura 5.7 Conectividad entre host de distintas sub-redes. Fuente: Elaboración
propia. pag. 81
Figura 5.8 Pruebas IPERF TCP host cliente “h1” host red telemática “h12”.
Fuente: Elaboración propia. pag. 82
Figura 5.9 Pruebas IPERF TCP host cliente “h1” host red telemática “h12”.
Figura 5.10 Grafica de BW entre “h1” y “h12”. Fuente: Elaboración propia. pag. 83
Figura 5.11 Grafica de BW entre “h10” y “h12”. Fuente: Elaboración propia. pag. 83
Figura 5.12 Pruebas IPERF UDP host cliente “h1” host “h12”. Fuente:
Figura 5.16 Conexión HTTP del host “h5” al servidor “h12”. Fuente:
Figura 5.17 Hand-shake y flujo de la conexión HTTP visualizado en Wireshark.
Figura 5.18 Módulos y características de BGP-PCEP. Fuente:
Figura 5.19 Topología de simulación SDN. Fuente: Elaboración propia. pag. 88
Figura 5.20 BGP Tabla local RIB en Opendaylight. Fuente: Elaboración propia. pag. 88
Figura 5.21 Peer BGP activo en Opendaylight. Fuente: Elaboración propia. pag. 89
Figura 5.22 Router VyOS, sesión BGP por CLI. Fuente: Elaboración propia. pag. 89
IV
Figura 5.23 Simulación de la red telemática con una arquitectura de red

tradicional. Fuente: Elaboración propia. pag. 91
Figura 5.24 Pruebas de conectividad de la simulación de la red tradicional.
V
LISTA DE TABLAS
Principales componentes de una entrada de flujo. Fuente: ONF

Tabla 2.1
(2015) pag. 32
Principales controladores SDN de código abierto. Fuente:
Tabla 2.2
Elaboración propia, basado en GORANSSON (2016) pag. 45
Tabla comparativa de comandos CLI por fabricante. Fuente:
Tabla 3.1
Elaboración propia pag. 52
Tabla comparativa de certificaciones del fabricante. Fuente:
Tabla 3.2
Elaboración propia pag. 53
Características de las máquinas virtuales. Fuente: Elaboración
Tabla 4.1
propia. pag. 58
Tabla 4.2 Tabla comparativo de controladores SDN según caso de uso. Fuente:
ROA (2015). pag. 61
Tabla 4.3 Acciones de L2 SWITCH. Fuente: OPENDAYLIGHT (2017). pag. 66
Tabla 4.4 Acciones de NETCONF. Fuente: ENNS ed al. (2011) pag. 69
Tabla 4.5 Direcciones IP de los hosts. Fuente: Elaboración propia. pag. 70
Tabla comparativa entre un controlador SDN y un dispositivo de red
Tabla 5.1
tradicional. Fuente: Elaboración propia. pag. 75
Direcciones IP y MAC de los hosts simulados. Fuente: Elaboración
Tabla 5.2
propia. pag. 76
Tiempo de respuesta (mseg) hacia el host h11. Fuente: Elaboración
Tabla 5.3
propia. pag. 78
Tabla 5.4
propia. pag. 78
Tabla 5.5
propia. pag. 79
Direcciones IPs y MACs de los host h1, h4 y h12. Fuente:
Tabla 5.6
Versión de switch utilizados para la simulación. Fuente: Elaboración
Tabla 5.7
propia. pag. 90
Tiempo de implementación por dispositivo. Fuente: Elaboración
Tabla 5.8
propia. pag. 92
Tabla 5.9 Tiempo de despliegue de configuración. Fuente: Elaboración propia. pag. 93
Tabla 6.1 Lista de dispositivos certificados por la ONF. Fuente: ONF (2018) pag. 99
Presupuesto estimado para la red telemática. Fuente: ITPRICE
Tabla 6.2
(2018) pag. 102
Presupuesto estimado para un ambiente de laboratorio SDN. Fuente:
Tabla 6.3
ITPRICE (2018) pag. 102
VI
RESUMEN
La presente tesis tiene como objetivo brindar una propuesta de diseño de una red de datos
de área local bajo una arquitectura de redes definidas por software (SDN – Software
Defined Network en sus siglas en ingles) para mejorar la eficiencia de la gestión e
interoperabilidad entre los diferentes dispositivos o equipos de red que conforman la red
de datos de área local (LAN – Lan Area Network en sus siglas en ingles) de la Red
Telemática de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos -UNMSM-.
Se explicará el funcionamiento de la arquitectura de redes definidas por software, los

protocolos y plataformas que son utilizadas para su desarrollo. Se presenta un análisis de
la forma de gestión de la red LAN tradicionales, como lo es la Red Telemática, y la
arquitectura de los dispositivos de red tradicionales.
La propuesta del diseño de red se realizará de forma simulada bajo el software Mininet,
se explicará la topología a diseñar, así como la descripción del controlador SDN a utilizar
y finalmente se presentarán las pruebas y resultados obtenidos de la simulación.
Con los resultados obtenidos se comparará los beneficios que brinda la arquitectura SDN
con respecto a la red LAN actualmente implementada, presentando las conclusiones y
recomendaciones del proyecto de investigación.
VII
ABSTRACT
The objective of this thesis is to provide a proposal for the design of a local area data
network under an architecture of software defined networks (SDN - Software Defined
Network in its acronym in English) to improve the efficiency of management and
interoperability between different devices or network equipment that make up the local
area data network (LAN - Lan Area Network in its acronym in English) of the Telematics
Network of the National University of San Marcos -UNMSM-.
It will explain the operation of the architecture of networks defined by software, the
protocols and platforms that are used for its development. An analysis of the management
form of the traditional LAN network is presented, as is the Telematic Network, and the
architecture of traditional network devices.
The proposed network design will be simulated under the Mininet software, the topology
to be designed will be explained, as well as the description of the SDN controller to be
used and finally the tests and results obtained from the simulation will be presented.
With the results obtained, the benefits provided by the SDN architecture will be compared
with respect to the LAN network currently implemented, presenting the conclusions and
recommendations of the research project.
8
ÍNDICE GENERAL
Lista de Figuras ……………………………………………………………………………….....II

Lista de Tablas ……………………………………………………………………………………V
Resumen ………………………………………………………………………………………….VI
Abstract …………………………………………………………………………………………VII
CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...................................................... 12

1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA .............................................................................. 12
1.2. JUSTIFICACIÓN....................................................................................................... 12
1.3. ANTECEDENTES ..................................................................................................... 13
1.4. OBJETIVOS .............................................................................................................. 15
1.4.1. OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 15
1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 15
1.5. METODOLOGÍA DE TRABAJO ............................................................................. 15
1.6. ORGANIZACIÓN DE LA TESIS ............................................................................. 16
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL ......................................................... 17
2.1. NUEVAS TENDENCIAS EN LA RED .................................................................... 17
2.1.1. COMPUTACIÓN EN LA NUBE....................................................................... 17
2.1.2. BIG DATA ......................................................................................................... 18
2.1.3. TRAFICO MÓVIL ............................................................................................. 19
2.1.4. INTERNET DE LAS COSAS ............................................................................ 19
2.2. LIMITACIONES DE LA ARQUITECTURA DE RED TRADICIONAL................. 19
2.3. NECESIDADES DE LAS NUEVAS REDES ACTUALES ...................................... 21
2.4. COMPONENTES DE UN DISPOSITIVO DE RED TRADICIONAL ..................... 22
2.4.1. PLANO DE CONTROL..................................................................................... 22
2.4.2. PLANO DE DATOS .......................................................................................... 25
2.4.3. PLANO DE GESTIÓN ...................................................................................... 26
2.5. REDES DEFINIDAS POR SOFTWARE (SDN) ....................................................... 26
2.6. ARQUITECTURA DE LAS REDES DEFINIDAS POR SOFTWARE (SDN) ......... 28
2.6.1. INTERFACES SDN ........................................................................................... 31
2.6.1.1. INTERFAZ SOUTHBOUND API ................................................................. 31
2.6.1.2. INTERFAZ NORTHBOUND API ................................................................. 31
2.7. PROTOCOLO OPENFLOW ..................................................................................... 32
2.7.1. TABLAS DE FLUJO ......................................................................................... 32
2.7.2. PROCESO DE COINCIDENCIA (MATCH) .................................................... 33
9
2.7.3. ENTRADA DE FLUJO “TABLE-MISS” .......................................................... 34

2.7.4. ELIMINACIÓN DE LAS ENTRADAS DE FLUJO .......................................... 34
2.7.5. COMPONENTES DEL SWITCH OPENFLOW ............................................... 35
2.7.6. PROCESAMIENTO DEL SWITCH OPENFLOW ........................................... 36
2.7.7. MENSAJES DEL PROTOCOLO OPENFLOW ................................................ 38
2.7.7.1. MENSAJES DEL CONTROLADOR SDN AL SWITCH ............................. 38
2.7.7.2. MENSAJES ASÍNCRONOS.......................................................................... 39
2.7.7.3. MENSAJES SIMÉTRICOS ........................................................................... 39
2.7.8. ESTABLECIMIENTO DE LAS SESIONES ..................................................... 40
2.7.9. CANAL SEGURO OPENFLOW ....................................................................... 41
2.7.9.1. OUT-OF-BAND CONTROL ......................................................................... 42
2.7.9.2. IN-BAND CONTROL ................................................................................... 42
2.8. SDN PLANO DE DATOS ......................................................................................... 42
2.9. SDN PLANO DE CONTROL.................................................................................... 42
2.9.1. CONTROLADOR SDN ..................................................................................... 43
2.9.1.1. MÓDULOS .................................................................................................... 43
2.9.2. CONTROLADORES SDN DE CÓDIGO ABIERTO ........................................ 44
2.10. SDN PLANO DE APLICACIONES ...................................................................... 45
2.10.1. APLICACIONES SDN ...................................................................................... 45
CAPITULO III: ANÁLISIS DE LA GESTIÓN EN REDES TRADICIONALES COMO
LA RED TELEMÁTICA ........................................................................................................ 47
3.1. RED TELEMÁTICA – RED ARQUITECTURA TRADICIONAL .......................... 47
3.2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS MÍNIMAS DE LOS DISPOSITIVOS DE
TELECOMUNICACIONES DEL CAMPUS DE LA UNMSM ............................................ 48
3.2.1. INTERFAZ DE LÍNEA DE COMANDOS (CLI) .............................................. 51
3.2.2. GESTORES PROPIETARIOS - SNMP ............................................................. 53
3.3. TOPOLOGÍA DE LA RED TELEMÁTICA Y CAMPUS DE LA UNMSM ............ 54
3.4. CASOS DE USO ........................................................................................................ 56
3.4.1. AT&T ................................................................................................................. 56
3.4.2. GOOGLE ........................................................................................................... 56
CAPITULO IV: DISEÑO DE LA RED TELEMÁTICA BAJO LA ARQUITECTURA
SDN ........................................................................................................................................... 58
4.1. ENTORNO DE SIMULACIÓN ................................................................................. 58
4.2. ESQUEMA GENERAL DEL ENTORNO DE SIMULACIÓN ................................. 58
4.2.1. MININET ........................................................................................................... 59
4.2.2. CONTROLADOR OPENDAYLIGHT .............................................................. 60
10
4.2.3. GNS3 .................................................................................................................. 62

4.3. TIPOS DE TRAFICO EN LA RED (BUM)............................................................... 62
4.4. CONECTIVIDAD HACIA REDES TRADICIONALES .......................................... 63
4.5. MÓDULOS OPENDAYLIGHT UTILIZADOS ........................................................ 63
4.5.1. DLUXAPPS ....................................................................................................... 63
4.5.2. L2 SWITCH ....................................................................................................... 64
4.5.3. LINK AGGREGATION CONTROL PROTOCOL ........................................... 67
4.5.4. NETCONF: PROTOCOLO SOUTHBOUND .................................................... 68
4.5.5. VIRTUAL TENNAT NETWORK (VTN) ......................................................... 69
4.6. DIAGRAMA DEL ENTORNO DE SIMULACIÓN.................................................. 70
4.7. TOPOLOGÍA SIMULADA BASADA EN LA RED TELEMÁTICA....................... 71
CAPITULO V: PRUEBAS DE LA TOPOLOGÍA SIMULADA Y RESULTADOS .......... 73
5.1. VISUALIZACIÓN DE LA TOPOLOGÍA EN OPENDAYLIGHT ........................... 73
5.2. PRUEBAS DE CONECTIVIDAD ............................................................................. 75
5.2.1. PRUEBAS ICMP Y FLUJOS OPENFLOW ...................................................... 76
5.2.2. PRUEBAS ICMP ENTRE SUB-REDES ........................................................... 81
5.2.3. PRUEBAS DE TRAFICO TCP (BW) Y UDP (JITTER) ................................... 82
5.2.3.1. TRAFICO TCP (BW)..................................................................................... 82
5.2.3.2. TRAFICO UDP (JITTER) .............................................................................. 84
5.2.3.3. TRAFICO WEB ............................................................................................. 86
5.3. CONECTIVIDAD CON REDES TRADICIONALES – BGP PCEP......................... 87
5.4. INDICADORES DE LA MEJORA DE LA GESTIÓN ............................................. 90
5.4.1. TIEMPOS DE IMPLEMENTACIÓN POR DISPOSITIVO .............................. 92
5.4.2. TIEMPOS DE DESPLIEGUE DE CONFIGURACIÓN .................................... 92
CAPITULO VI: PRESUPUESTO BÁSICO ESTIMADO PARA IMPLANTACIÓN DE
UNA RED SDN ........................................................................................................................ 94
6.1. DISPOSITIVOS DE COMUNICACIÓN COMPATIBLES CON OPENFLOW ....... 94
6.2. PRESUPUESTO ESTIMADO DE DISPOSITIVOS SDN CON EL PROVEEDOR
HP 100
6.2.1. CONTROLADOR ............................................................................................ 100
6.2.2. SWITCH HP 2920 24G .................................................................................... 101
6.2.3. SWITCH HP 3800-24G-2XG........................................................................... 101
6.2.4. SWITCH HP SWITCH 5400ZL SERIES ......................................................... 101
6.2.5. EQUIPOS TERMINALES ............................................................................... 102
6.2.6. PRESUPUESTO ESTIMADO ......................................................................... 102
6.3. BENEFICIO ECONÓMICO .................................................................................... 102
11
6.3.1. CAPEX................................................................................................................. 103

6.3.2. OPEX ................................................................................................................... 103
6.4. CASO DE ESTUDIO ............................................................................................... 104
CAPITULO VII: LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN EN SDN.............................................. 105
7.1. FUTUROS DESAFÍOS EN LAS REDES SDN ....................................................... 105
7.2. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN A DESARROLLAR ............................................ 105
7.2.1. RETOS Y OPORTUNIDADES PARA LA SEGURIDAD EN SDN ................... 106
7.2.2. SDN PARA REDES BASADAS EN LA NUBE ................................................. 106
7.2.3. VISIBILIDAD DE RED Y DESAFÍOS DE GESTIÓN CON SDN ..................... 107
7.2.4. CONVERGENCIA DE RED Y QOS ................................................................... 107
7.3. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN A DESARROLLAR ............................................ 107
CAPITULO VIII: CONCLUSIONES .................................................................................. 108
CAPITULO IX: OBSERVACIONES................................................................................... 110
CAPITULO X: RECOMENDACIONES ............................................................................. 111
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 112
ANEXOS ................................................................................................................................. 115
ANEXO 1: MATRIZ DE CONSISTENCIA ........................................................................ 115
ANEXO 2: SCRIP DE LA TOPOLOGÍA DE LA RED TELEMÁTICA SIMULADA ...... 116
ANEXO 3: TABLAS DE FLUJO DEL SWITCH 22 EN OPENDAYLIGHT ..................... 119
ANEXO 4: CONFIGURACIÓN BGP – MODÚLO BGP-PCEP......................................... 122
12
CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
En los últimos años las redes de datos de área local bajo una arquitectura de red tradicional
se han vuelto más complejas y robustas debido a los nuevos requerimientos de los
servicios de redes, tales como Big Data, colaboración, voz sobre IP, Internet de las cosas,
etc. En la mayoría de los casos, para cumplir con los nuevos servicios y/o aplicaciones,
se usan diferentes dispositivos de red como switches, routers, firewall, entro otros., donde
cada dispositivo de red cumple una función y consiguiente tienen configuraciones
específicas, por lo cual mientras más compleja es la red, más difícil resulta gestionar la
totalidad de los dispositivos instalados complicando la configuración de requerimientos
de alto nivel (calidad de servicio, listas de acceso, entre otros). Adicionalmente la Open
Networking Foundation (ONF,2012) identifico que red tradicional presenta los siguientes
inconvenientes: red estática y compleja, políticas inconsistentes, falta de escalabilidad y
dependencia de los proveedores de dispositivos.
La Red Telemática de la UNMSM mantiene una arquitectura de red de datos tradicional

con las limitaciones mencionadas y no está preparada para los nuevos servicios (Big Data,
streaming de audio y video, videoconferencias, etc) y tecnologías de redes actuales
(Internet de las cosas, quinta generación de comunicaciones moviles, etc). La arquitectura
de las Redes Definidas por Software, en ingles Software Defined Networking (SDN),
supera esta situación problemática ya que, mediante el uso de protocolos abiertos,
optimiza la gestión de los dispositivos de red con un único centro de control para todos
ellos (switch, routers, firewall) independientemente de la marca del fabricante. SDN es
una arquitectura de red flexible y automatizada abierta a nuevas posibilidades futuras.
Es por esto por lo que resulta relevante analizar la alternativa de un diseño de red de datos
de área local bajo la arquitectura de una red definida por software para la Red Telemática
y dar un alcance para futuros estudios e implementaciones sobre este tema.
1.2. JUSTIFICACIÓN
En la arquitectura de una red de datos de área local tradicional, la gestión (implementación

de nuevos requerimientos de red) requiere personal técnico altamente calificado en la
configuración de diferentes dispositivos de red, donde la interacción entre estos
dispositivos (routers, switches, etc.) es compleja, adicionalmente las redes actuales
cuentan con dispositivo de diferentes fabricantes (Cisco, Juniper, Fortinet, etc.) haciendo
que el costo del mantenimiento de la red sea alto. La arquitectura de red que busca mitigar
estos inconvenientes, que se propone en esta investigación, es la de “redes definidas por
software” (software-defined networking - SDN).
13
Con la realización de la presente investigación, brindaremos una propuesta de nuevo

diseño de red a la Red Telemática. La nueva arquitectura de red tendría un control
centralizado que permitirá una visibilidad completa de la red, logrando la optimización
de las operaciones y una mayor flexibilidad de la gestión de los dispositivos,
permitiéndonos agilizar los tiempos de configuraciones de la red independientemente del
fabricante, ya que no sería necesario conocer la forma de configuración de cada fabricante
ya que tendremos un controlador centralizado el cual comunicará las ordenes bajo un
protocolo en común llamado Openflow.
La importancia de esta investigación consiste en evaluar la flexibilidad de le gestión de

los dispositivos de red LAN empleando las bondades de SDN y la utilización de software
libre, dotando a la Red Telemática de la UNMSM con una red de datos programable y
adaptable.
1.3. ANTECEDENTES
Actualmente no existe una única definición para la arquitectura de redes definidas por
software, sin embargo, el concepto de SDN puede ser definido como una red definida por
un software que permite separar el plano de control (software) del plano de datos
(hardware) con un único centro de gestión de los dispositivos flexible, programable y con
mayor visibilidad de la red.
El término Software Defined Networking se ha dado a conocer en los recientes años, sin
embargo, el concepto original nació en 1996, derivado del deseo de proporcionar un
controlador para administración total del reenvió de paquetes en los nodos de una red de
los proveedores de servicios.
Los primeros trabajos de los grupos de investigación, pero no limitadas a las siguientes
propuestas, que contribuyeron a la evolución de esta nueva arquitectura de red fueron:
• NEWMAN et al. (1996), participantes del grupo de trabajo de la Internet

Engineering Task Force (IETF), presentaron la RFC1987 en donde se propone el
protocolo General Switch Management protocol (GSMP) que permite tener un
control centralizado de los switches en redes ATM, facilitando la operabilidad y
mantenimiento de las redes.
• ROONEY; VAN DER MERWET (1998) publicaron el artículo “The Tempset:

A framework for safe, resource-assured, programable networks”, dando a conocer
la posibilidad de tener redes programables de forma segura y con diferentes
funciones de red personalizadas.
• YANG ed al. (2004), del grupo de trabajo de la IETF, presentaron el estándar

RFC3746, separando los planos de control (elemento de control) y el plano de
datos (reenvió de paquetes) en los nodos de la red, pero interconectándolos
mediante una interfaz estándar de comunicación llamada ForCES.
14
• LUO ed al. (2007) brindo una propuesta de una nueva arquitectura de

administración de seguridad de switches basados en flujo con un controlador
central que administra el enrutamiento de estos flujos, llamado Ethane.
• La Open Networking Foundation (ONF) estandarizo el protocolo Openflow, el

cual está definido en los documentos OpenFlow Switch Specification, la versión
1.1.0 del protocolo fue lanzada en el 2011, no obstante, el desarrollo del protocolo
empezó en el 2008 en la Universidad de Stanford. El protocolo Openflow es el
protocolo que más se ha adaptado a las soluciones de SDN ya que permite
establecer entradas en un flujo de tablas y exportarlas a un controlador
centralizado.
Según Ignasio Errando, “SDN sustituye el nivel de control del hardware de red por una
capa de software abstraída mediante técnicas de virtualización, tratando de hacer la red
más programable. Esto se concreta en distintas aproximaciones, como son: proporcionar
un acceso al hardware basado en programación mediante protocolos como OpenFlow;
arquitecturas construidas sobre un nivel de control basado en software; y crear redes
virtuales por encima del hardware que dirijan el tráfico a través de redes físicas” (Data
Center Dinamics, 2003, p 26-27).
Este comentario acerca del uso protocolos de código abierto, como Openflow, enfatiza la
creación de “redes virtuales” que permitan el control sobre la red independientemente del
fabricante del dispositivo de red.
En los últimos 4 años se han desarrollado investigaciones sobre diseños e

implementaciones experimentales que utilizan este nuevo concepto de arquitectura de red
SDN, tales como:
• DANDEKAR; KHARADE (2015) en su artículo “Implementing a low cost SDN

ecosystem in LAN”, concluyeron que un switch bajo la arquitectura SDN puede
comportarse como cualquier dispositivo de red, inclusive el administrador de la
red tendría la posibilidad de diseñar flujos personalizados, logrando más
flexibilidad y facilidad en la operación y administración de los dispositivos de red.
• CUBA; BECERRA (2015) en su tesis “Diseño e implementación de un

controlador sdn/openflow para una red de campus académica”, realizaron la
implementaron de prueba de un controlador basado en una solución Floodlight
escalable en para el tráfico unicast, mediante el mecanismo usado por el módulo
Clustering, además demostraron que usando este mecanismo se obtiene un 25%
de uso en las TCAM de los Switches y en la capacidad del controlador logrando
optimizar el tráfico de la Red Campus.
• N. ESPAÑA (2016) presentó el trabajo de investigación “Diseño y simulación de

una red definida por software (SDN)” donde destacó en esta nueva estructura de
red que, independientemente del lenguaje de programación que utilicen los
controladores, se puede migrar los módulos ya establecidos al nuevo entorno de
red SDN.
15
En el presente trabajo se tienen en cuenta las investigaciones expuestas y se buscará

utilizar las recientes versiones de los controladores disponibles para uso de investigación.
1.4. OBJETIVOS
1.4.1. OBJETIVO GENERAL
Proponer un diseño de una red LAN bajo la arquitectura SDN para la Red Telemática de
la UNMSM en un entorno de simulación, que permita optimizar la gestión e
interoperabilidad de los dispositivos de red mediante un control centralizado.
1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Analizar el estado de la Red Telemática de la UNMSM según la forma de la

gestión de los dispositivos de red en redes de arquitectura tradicionales.
• Diseñar la red LAN de la Red Telemática de la UNMSM bajo una arquitectura de
red SDN mediante el programa de simulación Mininet buscando optimizar la
gestión de los dispositivos de red.
• Evaluar la gestión de los dispositivos de red de la arquitectura SDN propuesta
para la red LAN de La Red Telemática bajo el entorno simulado.
1.5. METODOLOGÍA DE TRABAJO
Para esta tesis con característica de propuesta de diseño de red, se tendrá una metodología
basada en tres etapas: documentación, evaluación de la información recolectada y diseño.
- Documentación
En la construcción de esta tesis es necesario contar con informaciones relevantes de los

diseños de redes bajo un entorno de redes definidas por software (SDN), además de
evaluar las diferentes formas de simulación sobre Mininet, así como los diferentes
controladores SDN y conocer las formas de gestión de redes tradicionales como la Red
Telemática de la UNMSM. Para obtener esta información se usarán distintas fuentes,
herramientas y estrategias entra las cuales se tienen:
• Consultar diferentes fuentes de información en el internet, así como bibliotecas

físicas y virtuales.
• Investigación de los dispositivos de red existentes, controladores SDN y formas
de virtualización.
- Evaluación de la información obtenida
Una vez obtenida toda la información requerida, se realizará un adecuamiento de la

topología de red de la Red Telemática con el fin de realizar la simulación cercana en el
software Mininet.
16
- Propuesta de diseño - Experimental
La propuesta de diseño de red implicara simular bajo software libre, en tanto el software
lo permita, los dispositivos de red teniendo en cuenta un único centro de control donde se
logre gestionar centralizadamente todos los dispositivos de red simulados, tomando en
cuenta la viabilidad desde el punto de vista tecnológico, características y requerimientos.
Se plasmarán todos los resultados obtenidos a fin de evaluar el desempeño de la propuesta

de diseño.
1.6. ORGANIZACIÓN DE LA TESIS
La tesis está estructura de la siguiente manera.
• En el primer capítulo se brinda una introducción general donde se indica la

problemática de la Tesis, los objetivos de la tesis, la justificación y antecedentes
de la tesis.
• El segundo capítulo presenta el marco teórico del concepto de la “arquitectura de
redes definidas por software” (SDN), sus diferentes protocolos y funcionamiento.
• En el tercer capítulo trata de la forma de gestión de redes tradicionales y la
topología de la Red Telemática adaptada del año 2016.
• En el cuarto capítulo se realiza el planteamiento del diseño y la simulación de una
red telemática bajo la arquitectura SDN.
• En el quinto capítulo se realiza las pruebas y evaluación del diseño presentado
utilizando la simulación lograda.
• En el sexto se describe los beneficios económicos de SDN.
• En el séptimo capitulo se brinda las líneas de investigación que nos proporciona
SDN.
• En el octavo, noveno y décimo capítulo se presentan las conclusiones,
recomendaciones y observaciones.
17
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
2.1. NUEVAS TENDENCIAS EN LA RED
Las nuevas tecnologías en la red están demandando mayores recursos de red y de

administración ya que estas consumen mayor velocidad de transmisión y requieren mayor
número de dispositivos de red para mantenerlo.
Según CISCO (2017), el tráfico de internet está en aumento y se estima que en el año
2021 el tráfico de internet llegara a 278 exabytes por mes, estos incrementos del tráfico
de internet hacen reevaluar los enfoques de la arquitectura de red tradicional.
Figura 2.1: Crecimiento del tráfico IP global.

Fuente: CISCO VNI (2016)
STALLINGS (2015) indica que las nuevas tendencias en la red pueden agruparse en
computación en la nube, big data, tráfico móvil e internet de las cosas.
2.1.1. COMPUTACIÓN EN LA NUBE
Este concepto de computación en la nube está en aumento en el mundo y presenta nuevos

desafíos en las redes actuales ya que requiere un eficiente flujo de datos a través de las
redes de internet.
18
Figura 2.2: Modelo de red en la nube.

Fuente: ITU-T (2012)
La ITU-T (2012) desarrollo un modelo de arquitectura de red en la nube (Figura 2.2), en

donde se aprecia que una red en la nube puede conectar diferentes dispositivos de una red
de datos tradicional, las cuales pueden incluir servidores de bases de datos, firewalls,
balanceadores de carga, IDS / IPS, etc. La red en la nube probablemente incluirá una serie
de LAN interconectadas, incluso se podrá instalar un controlador SDN en la nube. La
infraestructura de red en la nube contara con servidores de base de datos disponibles como
un conjunto de máquinas virtuales, proporcionando entornos virtuales aislados para
diferentes usuarios.
2.1.2. BIG DATA

El término Big Data se refiere a toda actividad relacionada que una organización utiliza
para crear, manipular y administrar un conjunto muy grande de datos (en terabytes,
petabytes, exabytes, etc.) así como las instalaciones en las que se almacenan, llamados
centros de datos de almacenamiento físicos o en la nube.
19
Big Data se una tecnología demandante en estos tiempos ya que los bytes de datos
continúan creciendo y cada vez son más debido a que son recolectados por numerosos
sensores, dispositivos móviles, cámaras, micrófonos, lectores de identificación por
radiofrecuencia (RFID), internet de las cosas y otras tecnologías similares. BHAMBRI
(2012) estimó que diariamente se crean 2.5 exabytes (2.5 × 1018 bytes) de datos. Este
gran aumento de datos requiere un procesamiento masivo en paralelo en miles de
servidores, los cuales se interconectan entre sí ocasionando una gran demanda de la
capacidad de la red.
2.1.3. TRAFICO MÓVIL
Actualmente, la tecnología ha contribuido a la transformación de lo que originalmente

eran sólo teléfonos móviles en teléfonos inteligentes con nuevas características, como
acceso a Internet, aplicaciones móviles, cámaras digitales de alta calidad, acceso a
múltiples tipos de redes inalámbricas (Wi-Fi, Bluetooth, 3G, 4G, etc.).
Por este motivo, los usuarios acceden cada vez más a los recursos de la red empresarial a
través de sus dispositivos móviles, sean teléfonos inteligentes, tablets y/o laptops. Estos
dispositivos admiten sofisticadas aplicaciones que pueden consumir y generar tráfico de
imagen y video, incrementando la carga de tráfico en la red empresarial conllevando a
tener la necesidad de añadir más dispositivos de red para soporten el aumento de tráfico.
2.1.4. INTERNET DE LAS COSAS
El Internet de las cosas (IoT) es un término que se refiere a la interconexión de los

dispositivos inteligentes, que van desde los aparatos cotidianos a sensores pequeños. Esta
interconexión entre los sensores de corto alcance instalados en aparatos cotidianos
permite nuevas formas de comunicación entre las personas y las cosas, y entre las cosas
en sí. El Internet apoya ahora la interconexión de billones de objetos industriales y
personales, generalmente a través de los sistemas de la nube. Los diferentes objetos
monitoreados entregan información de los sensores, en algunos casos logran actuar sobre
su entorno para modificar y crear una gestión general de un sistema más grande, como
una fábrica o incluso una ciudad.
La mayoría de las "cosas" en el Internet de las cosas genera un tráfico modesto, aunque
hay excepciones, como las cámaras de video de vigilancia. Pero el gran número de
dispositivos de este tipo, para algunas empresas, resulta en una carga significativa para la
red empresarial.
2.2. LIMITACIONES DE LA ARQUITECTURA DE RED

TRADICIONAL
Las redes actuales son el resultado de una serie de protocolos y arquitecturas de red que
se desarrollaron inicialmente en los años 1970, donde la primera red de computadoras
ARPANET hacia su aparición. En ese momento, se preveía que 32 bits del campo del
direccionamiento IP serían suficientes para manejar todas las direcciones de Internet
Protocol (IPv4) que Internet necesitaría (aproximadamente 16 millones) sin embargo, el
20
3 de febrero de 2011, la IANA asignó los últimos bloques libres a los Registro Regional
de Internet (RIRs) agotando el pool de direcciones IPv4 disponibles. Una vez establecida,
la arquitectura de red no ha cambiado mucho en las últimas décadas, sin embargo, los
servidores que se conectan a las redes de internet actuales han sufrido una dramática
transformación en la última década.
Con la llegada de la virtualización, los servidores han cambiado su funcionalidad, los
servidores son ahora dinámicos ya que es posible crear y/o mover fácilmente un servidor
virtual, derivando en un aumento del número de servidores que pueden utilizar la red.
Antes, las aplicaciones se asociaban con un único servidor que tenía una ubicación fija en
la red, con la ayuda de la virtualización, las aplicaciones se pueden distribuir a través de
varias máquinas virtuales (VM), cada una de las VM pueden intercambiar flujos de tráfico
con los demás. Los administradores de red pueden mover las máquinas virtuales para
optimizar y reequilibrar las cargas de trabajo del servidor. El movimiento de la aplicación
puede hacer que cambien los puntos finales físicos de un flujo existente. La capacidad de
migrar VMs crea desafíos para muchos aspectos de la llamada red tradicional.
Junto con la virtualización de servidores, muchas compañías también están utilizando una
sola red para entregar todas las necesidades de red de voz, video y datos que tienen,
teniendo la necesidad de proporcionar un nivel diferenciado de servicio para diferentes
aplicaciones, lo cual es conocido como calidad de servicio (QoS). En la arquitectura de
red tradicional, el aprovisionamiento de muchas herramientas QoS en la mayoría de los
casos se realiza de manera manual. El administrador de la red debe configurar el
dispositivo de cada proveedor por separado y ajustar parámetros como el ancho de banda
de la red y la calidad de servicio en cada sesión por aplicación, esto demanda tener el
conocimiento de la configuración de cada dispositivo por cada proveedor que posea.
Basado en estas nuevas tendencias, la OPEN NETWORKING FOUNDATION (ONF,

2012) ha identificado 4 limitaciones generales de la arquitectura de red tradicional:
• Arquitectura estática y compleja: Para responder a demandas como:
o Niveles diferentes de QoS, aumento de la capacidad de la red soportada y

políticas de seguridad más complejas. La red empresarial se ha vuelto más
compleja y difícil de gestionar.
o Nuevas demandas de la red se han desarrollado una serie de protocolos
definidos independientemente, donde cada uno se encarga de una parte de
los requisitos de red. Un ejemplo de la dificultad que esto presenta es
cuando se agregan nuevos dispositivos.
Debido a estos inconvenientes, el administrador de la red se ve obligado a utilizar

herramientas de administración a nivel de dispositivo para realizar cambios en los
parámetros de configuración en varios dispositivos de red, sean switches, routers,
firewalls, etc.
Las actualizaciones incluyen cambios en listas de control de acceso (ACL), configuración

de VLAN, configuración de QoS en numerosos dispositivos y otros ajustes relacionados
con el protocolo. Otro ejemplo es el ajuste de los parámetros de QoS para satisfacer las
necesidades cambiantes de los usuarios y los patrones de tráfico. Los procedimientos
21
manuales se deben utilizar para configurar el equipo de cada proveedor por cada servicio
o aplicación e incluso por sesión.
Según la OPEN DATA CENTER ALLIANCE (ODCA,2014), las principales

limitaciones se relacionan con:
• Políticas inconsistentes: Para implementar una política de seguridad en toda la

red, en muchos casos, se tiene que realizar cambios de configuración en varios
dispositivos y mecanismos. Por ejemplo, en una red grande, cuando se activa una
nueva máquina virtual, puede tardar horas o incluso días en reconfigurar las ACL
en toda la red.
• Falta de escalabilidad: Las demandas en las redes están creciendo rápidamente,

tanto en tráfico como en el tipo de tráfico. La adición de más switches y/o
capacidades de transmisión, que involucra múltiples equipos de proveedores, es
difícil debido a la naturaleza estática de la red. Una estrategia que las empresas
están utilizado es sobrescribir los enlaces de red basados en los patrones de tráfico
previstos, sin embargo, con el creciente uso de la virtualización y la creciente
variedad de aplicaciones multimedia, los patrones de tráfico son impredecibles.
• Dependencia de los proveedores: Dada la naturaleza de las demandas actuales

de tráfico en las redes, las empresas y los operadores necesitan desplegar nuevos
servicios y aumentar la capacidad de la red rápidamente en respuesta a las
necesidades cambiantes de los negocios y las demandas de los usuarios. Pero la
falta de aplicaciones abiertas para las funciones de red deja a las empresas
limitadas a los ciclos de productos relativamente lentos de los proveedores de
dispositivos de red.
2.3. NECESIDADES DE LAS NUEVAS REDES ACTUALES
Considerando las limitaciones de las redes actuales, listadas por la ONF, la OPEN DATA
CENTER ALLIANCE (ODCA,2014), establece una lista útil y concisa de soluciones,
que incluyen lo siguiente.
• Adaptabilidad: Las redes deben adaptarse y responder dinámicamente,

basándose en las necesidades de las aplicaciones, las políticas empresariales y las
condiciones de la red.
• Automatización: Los cambios de política deben propagarse automáticamente

para reducir el trabajo manual y los errores.
• Mantenibilidad: La introducción de nuevas características y capacidades

(actualizaciones de software, parches) debe ser perfecta con un mínimo de
interrupción de las operaciones.
• Gestión de modelos: El software de gestión de redes debe permitir la gestión de

la red a nivel de modelo, en lugar de implementar cambios conceptuales mediante
la reconfiguración de elementos de red individuales.
22
• Movilidad: La funcionalidad de control debe adaptarse a la movilidad, incluidos

los dispositivos de usuario móviles y los servidores virtuales.
• Seguridad integrada: las aplicaciones de red deben integrar la seguridad

continua como un servicio central en lugar de como una solución complementaria.
• Escalamiento de la red: las implementaciones deben tener la capacidad de

escalar o reducir la red y sus servicios para dar soporte a solicitudes bajo demanda.
Según la “Open Data Center Alliance” ODCA, la arquitectura de red definidas por
software tiene la capacidad de satisfacer las necesidades mencionadas.
2.4. COMPONENTES DE UN DISPOSITIVO DE RED

TRADICIONAL
Previo a la descripción de la arquitectura de red SDN, se brindará una explicación de
cómo funciona un dispositivo dentro de una red tradicional para comprender el enfoque
de SDN.
Según KREUTZ (2015), la funcionalidad de los dispositivos de red tradicionales se

puede clasificar en tres planos, de datos, de control y de gestión (Figura 2.3).
Figura 2.3: Planos de un dispositivo tradicional.

Fuente: KREUTZ (2015)
Cada plano realiza funciones específicas y pueden comunicarse entre ellas en el mismo
dispositivo. Los tres planos se detallan a continuación:
2.4.1. PLANO DE CONTROL

23
El plano de control es el nivel más alto ya establece el conjunto de datos local que será
utilizado para crear la tabla de reenvío de paquetes que, a su vez, son utilizadas por el
plano de datos para reenviar tráfico entre puertos de entrada y salida en el dispositivo.
Según NADEAU; GRAY (2013), el conjunto de datos utilizado para almacenar la

topología de la red es la tabla de enrutamiento, inglés routing information base (RIB). El
RIB generalmente se mantiene consistente, a través del intercambio de información entre
otras instancias de planos de control de otros dispositivos dentro de la red. Las entradas
de la tabla de reenvío son denominadas comúnmente como la base de información de
reenvío, o en sus siglas en inglés forwarding information base (FIB). Las tablas RIBs y
FIBs reflejan la separación entre los planos de control y de datos de un dispositivo típico
(Figura 2.4).
Figura 2.4: Tablas RIB y FIB.

Fuente: NADEAU; GRAY (2013)
El FIB se programa una vez que el RIB se considera consistente y estable, para mantener
estable la tabla RIB, el plano de control tiene que desarrollar una vista de la topología de
la red. Esta visión de la red puede ser programada manualmente, aprendida a través de la
observación, o construida a partir de la información recopilada a través de otras instancias
de planos de control, que puede ser mediante el uso de uno o varios protocolos de
enrutamiento (por ejemplo, RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, etc.), programación manual o una
combinación de ambos.
Según NADEAU; GRAY (2013), la mecánica de los planos de control y de datos se

muestra en la figura 2.5, que representa una topología de red básica,
con routers interconectados. En la parte superior de la figura se muestra
dos router interconectados, y en la parte inferior se muestra una ampliación de los detalles
de los planos de control y de datos de estos routers (indicados como A y B). En la figura,
los paquetes son recibidos por el Router A por el lado izquierdo y finalmente, reenviados
al conmutador B en el lado derecho de la figura. Dentro de cada dispositivo, los planos
de control y de datos están separados, con el plano de control ejecutándose en su propio
24
procesador y/o tarjeta y el plano de datos en otro procesador y/o tarjeta independiente,
ambos contenidos en un solo chasis.
De acuerdo con NADEAU; GRAY (2013), en la figura 2.5, los paquetes se reciben en
los puertos de entrada del Router A en la tarjeta de línea donde reside el plano de datos.
Si, por ejemplo, se recibe un paquete con destino de una IP nuevo o desconocido para la
tabla FIB, el router redirige la información de este paquete (2) a su plano de control,
donde se aprende, procesa y después se envía hacia su siguiente destino (3). Este mismo
tratamiento se da para controlar el tráfico como mensajes de protocolo de enrutamiento
(por ejemplo, anuncios de estado de enlace OSPF, “Open Shortest Path First).
Una vez que un paquete ha sido entregado al plano de control, la información contenida
en el paquete es procesada y posiblemente resulta en una modificación de la tabla RIB,
así como la transmisión de mensajes adicionales a los demás routers, alertándolos de una
nueva actualización (es decir, una nueva ruta es aprendida). Cuando la tabla RIB se
estabiliza, la tabla FIB se actualiza tanto en el plano de control como en el plano de datos.
Posteriormente, el reenvío se actualizará y reflejará estos cambios para que cuando otro
paquete llegue quiero llegar al mismo destino IP, solo sea procesado en el plano de datos
y reenviar de acuerdo con las entradas de la tabla FIB. Cabe decir que todo cambio en la
tabla RIB, sea manual o automático (mediante protocolos internos), la tabla FIB será
actualizada. El mismo algoritmo para el procesamiento de paquetes sucede en el router
de la derecha.
Figura 2.5: Topología de red tradicional.

Fuente: NADEAU; GRAY (2013)
Según NADEAU; GRAY (2013), debido a las nuevas tendencias de la red, los protocolos
de plano de control que buscan optimizar rutas optimizadas se enfrentan a varios desafíos.
Esto incluye un crecimiento creciente de la base de información utilizada, es decir, el
25
crecimiento del tamaño de la tabla de enrutamiento, y cómo administrarlo. Esto, a su vez,

puede conducir a altas tasas de tráfico solo para cambios en la red.
La misma evolución y problemática tienen lugar tanto para las redes de capa 2 como de
capa 3 y en los protocolos que conformaron el plano de control. Un plano de control de
capa 2 se enfoca en direcciones de hardware o de capa física, como direcciones IEEE
MAC. Un plano de control de capa 3 utiliza direcciones de la capa de red como las del
protocolo IP.
Las redes de capa 2 se ocupan principalmente del almacenamiento de direcciones MAC

con fines de reenvío. Dado que las direcciones MAC de los hosts pueden ser enormes en
una red de grandes empresas, la gestión de estas direcciones es complicada,
complicándose aún más cuando se intenta gestionar todas las direcciones MAC en varias
empresas. Los mecanismos aprendizaje de las direcciones MAC y los mecanismos
utilizados para garantizar un esquema redundante (por ejemplo, el protocolo “Spanning
Tree” (STP), también tiene limitaciones de escalabilidad.
Según NADEAU; GRAY (2013), las redes de capa 2 no escalan bien debido al gran
número de host finales derivados del aumento de las tecnologías inalámbricas y la
masificación del internet de las cosas (IOT). Sin embargo, existen estándares de
protocolos de control de capa 2 cuyos objetivos eran mitigar estos inconvenientes, entre
ellos tenemos el protocolo Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL) de la
IETF y el protocolo 802.1aq Shortest Path Bridging (SPB) de la IEEE, pocos usadas en
las redes empresariales debido a su complejidad, no obstante la arquitectura SDN busca
también mitigar estos inconvenientes con las llamadas tablas de flujo, el cual permitirá
un mayor control del QoS de los paquetes.
2.4.2. PLANO DE DATOS
De acuerdo con NADEAU; GRAY (2013), el plano de datos reenvía las tramas de datos
recibidas en la interfaz física del dispositivo (sea de cable UTP, fibra óptica, medios
inalámbricos, etc.) a través de una serie de operaciones de nivel de la capa de enlace del
modelo OSI. Recogen la trama en su buffer, realizan las modificaciones en la cabecera
para reenviar la trama. La trama de datos se procesa en el plano de datos realizando
búsquedas del destino en la tabla FIB, que son programadas previamente por el plano de
control. Este procedimiento se denomina el reenvió rápido de paquetes porque solo
necesita identificar el destino de la trama usando la tabla FIB previamente configurada.
La única excepción a este procedimiento es cuando la trama no coincide con ninguna
entrada de la tabla FIB (por ejemplo, cuando se tiene un destino desconocido por la tabla
FIB), en estos casos el paquete es enviado al plano de control, donde el paquete es
procesado en la tabla RIB.
Según NADEAU; GRAY (2013), el plano de datos también es asociado al hardware, ya

que la velocidad de conmutación de paquetes está impulsada por el hardware del
dispositivo (GPU/CPU). Las búsquedas en las tablas FIB basadas en el hardware resultan
tener un rendimiento de reenvío de paquetes mucho mayor y por lo tanto han dominado
los diseños de los dispositivos de red, particularmente para los dispositivos de red que
26
utilizan un ancho de banda más alto, ya que estos utilizan tarjetas de línea dedicada al
reenvió de paquetes.
Según KREUTZ (2015), las acciones típicas resultantes de la búsqueda de reenvío en el
plano de datos son las de conmutación del paquete, descarte del paquete, el conteo, etc.
Algunas de estas acciones pueden ser combinadas o encadenadas juntas. En algunos
casos, los paquetes están destinado a un proceso que se ejecuta localmente, como los
protocolos de enrutamiento (OSPF, BGP, etc.), estos paquetes son reenviados
directamente al plano de control.
Además de la decisión de reenvío, el plano de datos puede implementar otros servicios
y/o funciones relacionadas el reenvió de paquetes como las listas de acceso (ACL) o la
calidad de servicio (QoS). Dependiendo del diseño del dispositivo, se pueden
implementar diferentes características dependiendo del fabricante del dispositivo, en
algunos casos puede que algunas funciones sean exclusivas de otros fabricantes.
Según GORANSSON (2016), el procedimiento local utilizada para la búsqueda de
reenvío puede ser alterado, por ejemplo, una política de QoS puede asignar un flujo a una
cola al salir o entrar para normalizar el servicio con las políticas a través de la red. Y, al
igual que una ACL, puede descartar algunos paquetes independientemente de las entradas
en la tabla FIB existentes.
2.4.3. PLANO DE GESTIÓN
Según GORANSSON (2016), el plano de gestión es responsable de coordinar la

interacción entre el plano de control y el plano de datos. Los mecanismos comunes para
gestionar los dispositivos de red incluyen la interfaz de línea de comandos (CLI), el
protocolo SNMP, HTTP, etc. Los administradores de red son los usuarios finales que
utilizan el plano de gestión para la interacción con el dispositivo final.
Según NADEAU; GRAY (2013), el plano de control y de datos mencionados tiene

protocolos estándares que garantizan la interoperabilidad básica entre los dispositivos de
red, el plano de gestión puede implementarse con estándares completamente propietarios.
Protocolos como SNMP son útiles, pero para una mejor experiencia de usuario la mayoría
de los proveedores implementar su propio CLI y / o Element Management Systems
(EMS) donde la sintaxis de configuración de la gestión de red no es interoperable entre
dispositivos de red de diferentes fabricantes, por ejemplo, CLI para Cisco IOS no es
compatible con Juniper JUNOS CLI. Esto hace que la gestión de las redes de varios
proveedores sea muy engorrosa.
2.5. REDES DEFINIDAS POR SOFTWARE (SDN)
El principal concepto que aborda la arquitectura SDN es permitir a los desarrolladores y

administradores de redes tener el mismo tipo de control sobre el dispositivo de red que el
que se tiene actualmente sobre los servidores para lograr afrontar muchos de los
problemas que enfrentan los administradores de las redes tradicionales.
27
Según la ODCA (2014), el enfoque SDN divide la función del plano de datos y un plano
de control en dispositivos separados (Figura 2.6). El plano de datos es solo responsable
del reenvío de paquetes, mientras que el plano de control proporciona la "inteligencia" en
el diseño de rutas, estableciendo parámetros de prioridad y de direccionamiento para
cumplir con los requisitos de QoS y para hacer frente a los requerimientos de la red. Las
interfaces abiertas se definen de modo que el hardware de conmutación presente una
interfaz uniforme independientemente del proveedor, de igual forma, se definen
interfaces abiertas para permitir que las aplicaciones de red se comuniquen con los
controladores SDN. El controlador centralizado tiene el conocimiento de todos los
componentes de red, teniendo la capacidad de gestionar a los switches mediante mensajes
de software.
Figura 2.6: Concepto de una red definida por software.

Fuente: ODCA (2014)
Según la ODCA (2014), los principios fundamentales de la arquitectura SDN son la

separación de los planes de red, gestión centralizada y protocolos estandarizados. Cada
uno de ellos se describen a continuación:
• Separación de los planos de red: Con la separación de los planos, se puede

realizar nuevos modelos de gestión de la red que ofrezcan flexibilidad, mayor
control y nuevos modelos de servicio innovadores. Específicamente, la separación
de capas permite la programación de la red a través de interfaces de programación
de aplicaciones, o en sus siglas en ingles API (Application Programing Interfaz),
para de esta manera aprovechar el procesamiento distribuido y facilitar la
implementación modular de aplicaciones de red para los planos de gestión y
control.
o Aplicaciones de red: Las nuevas plataformas de software que optimizan

las funciones de control, servicio y gestión de capas pueden conducir a
28
nuevos marcos de gestión y soluciones empresariales. Este es el área de

mayor promesa en SDN.
• Gestión centralizada: Las operaciones de la red pueden simplificarse

centralizando muchas de las funciones de la administración, los servicios de red
y los planos de control. El control de redes autónomas (como sucursales, campus,
data center) puede ser lógicamente centralizado sin afectar la capacidad de
comunicación entre redes ni de reducir la autonomía de esta, no obstante, puede
ayudar a resolver muchos de los problemas actuales de la gestión de la red.
• Protocolos estandarizados: La adopción de protocolos estandarizados ayuda a

lograr la interoperabilidad de múltiples proveedores permitiendo la elección para
reducir costos.
Figura 2.7: Red tradicional y red definida por software.

Fuente: Elaboración propia
2.6. ARQUITECTURA DE LAS REDES DEFINIDAS POR

SOFTWARE (SDN)
HALEPLIDIS ed al. (2015), grupo de trabajo de la IETF, emitieron la RFC 7426. En el

documento de la RFC7426 se brinda los lineamentos de la arquitectura SDN, sin embargo,
no es un estándar establecido. La RFC 7426 define los planos presentes en una
arquitectura SDN (figura 2.8):
29
Figura 2.8: Arquitectura de la red SDN según la RFC 7426.

Fuente: HALEPLIDIS ed al. (2015)
• Plano de reenvío (Forwarding Plane): responsable de reenviar los paquetes de

datos entrantes basado en las instrucciones recibidas desde el plano de control.
Las acciones del plano de reenvío incluyen, pero no se limitan a, reenvío, descarte
y medicación de paquetes.
• Plano operativo (Operational Plane): responsable de la gestión del estado
operativo del dispositivo de red, por ejemplo, si el dispositivo está activo o
inactivo, el número de puertos disponibles, el estado de cada puerto, etc. Según la
RFC 7426, algunos participantes de la Internet Research Task Force (IRTF)
opinan que el plano operacional no constituye un "plano" en sí, sino que forma
parte del plano de reenvío.
• Plano de control (Control Plane): responsable de tomar decisiones sobre cómo
los paquetes deben ser reenviados y de enviar dichas decisiones a todos los
dispositivos de la red.
• Plan de gestión (Management Plane): responsable de supervisar, configurar y
mantener los dispositivos de la red. Se enfoca principalmente en la gestión del
plano operativo.
30
• Plano de aplicación (Application Plane): Es el plano donde se encuentran las

aplicaciones y servicios que definen el comportamiento de la red.
La mayoría de los protocolos implementados para SDN (por ejemplo, Openflow de la

Open Netwoking Foundation) no siguen la arquitectura propuesta en la RFC 7426. Otro
esquema de arquitectura es el brindado por la ITU-T (2014) en el cual describe la
arquitectura SDN en tres capas, de igual manera existen otros esquemas de arquitectura
SDN de tres capas que brindan la misma idea general.
Según la ITU-T (2014), la figura 2.9 explica de forma más genérica el enfoque SDN, el
cual está constituido por tres planos: el plano de datos, el plano de control y el plano de
aplicaciones. El plano de datos consiste en switches físicos y/o switches virtuales, en
ambos casos los switches son responsables del reenvío de paquetes. La implementación
interna del switch, como por ejemplo el buffer, parámetros de prioridad y otras estructuras
de datos relacionadas con el reenvío pueden depender del proveedor o fabricante. Sin
embargo, cada switch debe implementar un modelo de abstracción de reenvío de paquetes
que sea común y abierto a los controladores SDN, este modelo se define en términos de
una interfaz de programación de aplicaciones (API) abierta entre el plano de control y el
plano de datos llamado Southbound API, el ejemplo más destacado es el protocolo
OpenFlow. Una API de código abierto o estandarizado puede asegurar la
interoperabilidad del código de la aplicación y la independencia del proveedor o
fabricante de los dispositivos.
Figura 2.9: Arquitectura de la red definida por software basado en la recomendación.

Fuente: ITU-T (2014)
31
Según la ITU-T (2014), el plano de control es en esencia el controlador SDN, estos

controladores pueden implementarse directamente en un servidor físico o virtual. El
controlador gestiona a los dispositivos en el plano de datos a través de las APIs como
Openflow, además, los controladores tienen la capacidad de usar la información obtenida
del dispositivo, como la capacidad de la red o la demanda de un servicio en especial con
el fin de mejorar el flujo de datos de la red. Los controladores SDN también tiene un API
que le permite interactuar con el plano de aplicaciones, son las llamadas Northbound
APIs, el cual permite a los desarrolladores y administradores de redes implementar una
amplia gama de aplicaciones de red personalizadas, pero aún no existe un Northbound
API estandarizado ni un consenso sobre un Northbound API de código abierto.
La mayoría de los fabricantes ofrecen una API basado en “REpresentational State

Transfer” (REST) para proporcionar una interfaz amigable a sus controladores SDN.
También se tiene APIs Westbound/Eastbound, las cuales aún no están estandarizadas. Las
APIs Westbound/Eastbound permiten la comunicación entre controladores SDN para
sincronizar y tener un ambiente de alta disponibilidad de controladores.
Según GORANSSON (2016), en el plano de aplicación existen aplicaciones que

interactúan con los controladores SDN. Las aplicaciones SDN son programas que utilizan
la información obtenida por el plano de control del controlador para su toma de
decisiones. Estas aplicaciones transmiten sus decisiones al controlador SDN a través de
una Northbound APIs.
2.6.1. INTERFACES SDN
2.6.1.1. INTERFAZ SOUTHBOUND API
STALLINGS (2015) indica que las interfaces Southbound API se utilizan para la
comunicación entre el controlador SDN y los dispositivos de la red (Switch, Router, etc.),
pudiendo ser de código abierto o propietarios.
Según STALLINGS (2015), las Southbound API permite tener el control de los
dispositivos de la red ya que proveen de información al controlador SDN. Las
“Southbound APIs” definen la forma en que el controlador SDN interactúa con el plano
de datos de los dispositivos de la red, ajustando parámetros para responder
dinámicamente de acuerdo con las demandas y/o necesidades de la red en tiempo real. El
protocolo OpenFlow, que fue desarrollado por la Fundación Open Networking (ONF), es
la interfaz Southbound más comúnmente aceptada en la comunidad SDN. Además de
OpenFlow, existen otros protocolos que buscan el mismo fin, como el protocolo
propietario OpFlex desarrollada por Cisco, el protocolo de configuración de red
(NetConf) que utiliza el lenguaje XML para comunicarse con los switches y routers, el
protocolo LISP (RFC 6830) también usado para proporcionar comunicación entre el
controlador y los dispositivos de red.
2.6.1.2. INTERFAZ NORTHBOUND API

32
STALLINGS (2015) indica que las interfaces Northbound API se utilizan para la
comunicación entre el controlador SDN y los servicios/aplicaciones que se ejecutan a
través de la red.
Según STALLINGS (2015), las Northbound APIs deben soportar una amplia gama de
aplicaciones, ya que deben de comunicar eficientemente las necesidades de diferentes
aplicaciones a través de la programación de la red SDN. Es por este motivo que no se
ajusten a todas las aplicaciones y que aún no se tenga un protocolo estandarizado,
actualmente existen varios protocolos para controlar diferentes tipos de aplicaciones a
través de un controlador SDN. Las Northbound también se utilizan para integrar el
controlador SDN con otras plataformas de virtualización, por ejemplo, OpenStack,
vCloudDirector de VMware o CloudStack de código abierto.
2.7. PROTOCOLO OPENFLOW
La Open Networking Foundation (ONF) estandarizo el protocolo Openflow, el cual está

definido en los documentos Openflow Switch Specification de la ONF.
Openflow es hoy el único protocolo no propietario, de propósito general, responsable de

la comunicación del SouthBound API. Define la comunicación entre un controlador
Openflow y un switch Openflow a través de mensajes. Permite al controlador SDN crear,
modificar o eliminar las tablas de flujos (Flow-Tables) de los switches Openflow (físicos
o virtuales) de forma dinámica y lograr implementar servicios como Firewalls, NAT,
QoS, etc. Cuando el controlador define un flujo, proporciona al switch la información
necesaria para saber cómo encaminara los paquetes entrantes que coincidan con ese flujo.
Las especificaciones el protocolo Openflow ha estado en constante cambio desde la
primera liberación Openflow 0.2.0 el 28 de marzo de 2008, hasta la versión 1.5.1 liberado
en 2015.
2.7.1. TABLAS DE FLUJO
Según las especificaciones del protocolo Openflow versión 1.3.5 de la ONF (2015), una
tabla de flujo consiste en varias entradas de flujo, las cuales son las mencionadas en la
tabla 2.1:
Match Fields Priority Counters Instructions

Timeouts Cookie
(Campos coincidentes) (Prioridad) (Contadores) (Instrucciones)
Tabla 2.1: Principales componentes de una entrada de flujo.

Fuente: ONF (2015)
Según la ONF (2015), una entrada de flujo consiste en:

33
• Campos coincidentes (Matchs Fields): Se utilizan como criterios de

coincidencia para determinar si un paquete entrante coincide con esta entrada. Si
existe una coincidencia, entonces el paquete pertenece a este flujo.
• Prioridad (Priority): Nivel de prioridad que tendrá la entrada frente a otras
entradas que también coincidan con un paquete determinado.
• Contadores (Counters): Los contadores se utilizan para realizar un seguimiento
de las estadísticas relativas a este flujo, por ejemplo, cuántos paquetes han sido
reenviados o eliminados para este flujo.
• Instrucciones: Los campos de instrucciones indican qué debe hacer el switch con
un paquete que coincida con la entrada coincidente.
• Timeouts: Máximo tiempo que la entrada estará en la tabla de flujos, si el valor
es 0 nunca expirara.
• Cookie: Dato que envía el controlador por motivos estadísticos, no se usa para el
procesado de paquetes.
Cuando un paquete llega al switch OpenFlow desde un puerto de entrada (o, en algunos
casos, desde el controlador), el paquete es comparado con la tabla de flujo para determinar
si hay una entrada de flujo coincidente.
Según la ONF (2015), los siguientes campos de coincidencia asociados con el paquete
entrante se pueden utilizar para coincidir con la entrada de flujo:
• Puerto de entrada
• VLAN ID
• Prioridad de la VLAN
• Dirección Ethernet de origen.
• Dirección Ethernet de destino.
• Tipo de trama ethernet.
• Dirección IP de origen.
• Dirección IP de destino.
• Tipo de protocolo IP (IPv4 o IPv6)
• IP Type of Service (ToS) bits.
• TCP/UDP puerto de origen.
• TCP/UDP puerto de destino.
2.7.2. PROCESO DE COINCIDENCIA (MATCH)
El switch Openflow realiza el procedimiento descrito en la figura 2.10 cuando recibe un

paquete de datos.
Según la ONF (2015), el switch Openflow realiza el procedimiento descrito en la figura

2.10 cuando recibe un paquete de datos. El switch empieza a buscar coincidencia en la
primera tabla de flujo según los criterios configurados (generalmente la tabla de flujo N°
0), el switch comparara el paquete con las entradas de flujo de la tabla de flujo y solo
seleccionara la entrada de flujo de mayor prioridad que coincida con el paquete.
Cuando se encuentra la coincidencia, los contadores asociados con la entrada de flujo se
actualizarán y el switch ejecutara la acción definida en la entrada de flujo coincidente. Si
34
hubiera múltiples entradas de flujo coincidentes con la misma prioridad más alta, la
entrada del flujo es categorizada como explícitamente indefinida y no serán tomadas en
cuenta.
Figura 2.10: Diagrama de flujo del proceso de coincidencia en un switch Openflow.

Fuente: ONF (2015)
2.7.3. ENTRADA DE FLUJO “TABLE-MISS”
Según la ONF (2015), los switches Openflow deben soportar una entrada de flujo llamada
“Tabla-miss”. Esta entrada de flujo especifica cómo procesar paquetes que no coinciden
con otras entradas de flujo en la tabla de flujo, y puede, por ejemplo, enviar paquetes al
controlador o descartar el paquete.
La entrada de flujo “Tabla-miss Flow” se identifica por tener activa todos los campos de
coincidencia y tiene la prioridad más baja (prioridad igual a cero). Esta entrada se
comporta de la misma manera que cualquier otra entrada de flujo, por lo cual, no existe
de manera predeterminada en una tabla de flujo, el controlador puede agregarla o
eliminarla en cualquier momento. Si la entrada de flujo “Tabla-miss” no existe, los
paquetes predeterminados que no coinciden con las entradas de flujo se descartan.
2.7.4. ELIMINACIÓN DE LAS ENTRADAS DE FLUJO

35
Según la ONF (2015), las entradas de flujo se eliminan de las tablas de flujo de dos
maneras, por órdenes del controlador o a través del mecanismo de expiración de la entrada
de flujo.
• Por mecanismos de expiración:
Según la ONF (2015), el mecanismo de expiración del flujo es controlado por el switch
independientemente del controlador y depende de los tiempos configurados en cada
entrada de flujo. Una entrada de flujo tiene configurado dos mecanismos de expiración,
el idle_timeout y el hard_timeout
El campo hard_timeout define el tiempo que estará instalado una entrada de flujo en el
switch de manera explícita. Si la hard_timeout es distinto de cero, el switch eliminara la
entrada de flujo después que supere el número de segundos configurado en el
hard_timeout aun cuando la entrada de flujo tenga paquetes coincidentes. Si el campo
hard_timeout es cero, no será considerado.
El campo idle_timeout define el tiempo en que el switch eliminara la entrada de flujo si
es que no tiene paquetes coincidentes en el tiempo especificado. Si la idle_timeout es
distinto de cero, la entrada de flujo será eliminada cuando no tenga coincidencia de
paquetes en el número de segundos especificado. Si el campo idle_timeout es cero, no
será considerado.
Una entrada de flujo no será removida si el idle_timeout y el hard_timeout son iguales a
cero.
• Por órdenes del controlador:
Según la ONF (2015), el controlador puede eliminar activamente las entradas de flujo de
las tablas de flujo mediante el envío de mensajes de modificación de la tabla de flujo.
2.7.5. COMPONENTES DEL SWITCH OPENFLOW
Según las especificaciones del protocolo brindadas por la ONF (2015), un Switch
Openflow se compone de tres características fundamentales (Figura 2.11):
• Tablas de flujos: Indican como debe ser procesado un flujo determinado de

paquetes.
• Canal seguro de comunicación hacia el controlador: El canal de comunicación

entre el switch y el controlador es el protocolo Openflow, este debe ser muy
seguro ya que el controlador gestiona toda la red de forma centralizada.
• Controlador SDN: El Controlador SDN es el encargado de gestionar toda la red

de forma centralizada, por tanto, debe actualizar las tablas de flujos ante la llegada
de nuevos paquetes, además que permite crear, añadir o eliminar las entradas de
flujos.
36
Figura 2.11: Principales componentes de un Switch Openflow.

Fuente: ONF (2015)
Cabe decir que un Switch Openflow puede ser cualquier dispositivo que pueda ser
controlado a través de controladores SDN. Un switch OpenFlow puede ser OpenFlow-
only o OpenFlow-hybrid. Un switch OpenFlow-Only reenvía paquetes utilizando
solamente las tablas de flujo, en cambio, un switch OpenFlow-hybrid es un dispositivo
que también puede conmutar paquetes utilizando la lógica de un Router o switch
tradicional, usando su propio plano de control. Un switch OpenFlow-hybrid requiere un
mecanismo de clasificación que determine si el paquete será procesado mediante los
mecanismos de OpenFlow o si usara el procesamiento tradicional de paquetes.
2.7.6. PROCESAMIENTO DEL SWITCH OPENFLOW
Como cualquier switch, la función principal de un switch Openflow es la de conmutar

paquetes, tomando el paquete de entrada que ingresa en un puerto y reenviarlo a través
de otro puerto, realizando las modificaciones que se tengan que realizar al paquete antes
de reenviarlo.
Según la ONF (2015), el switch Openflow debe ser capaz de ejecutar las siguientes
opciones fundamentales al paquete de entrada:
• Reenvío de paquetes a uno o varios puertos determinados: La acción consiste en

encaminar el paquete a otros puertos a velocidad de línea.
37
• Encapsulación y reenvío del paquete al controlador: Se usa cuando el switch

openflow recibe un paquete que no coincide con ninguna entrada de flujo. El
paquete se reenviará por un canal seguro hacia el controlador para que determine
la accione que se debe realizar al paquete.
• Descartar el paquete: El switch OpenFlow debe ser capaz de bloquear paquetes

sospechosos, o descartarlos si eso indica la tabla de flujo.
Figura 2.12: Procesamiento del switch Openflow.

Fuente: GORANSSON (2016)
Según GORANSSON (2016), el procesamiento que utiliza el switch para reenviar el

paquete se observa en la figura 2.12. Por ejemplo, el paquete que ingrese al switch por
alguno de sus puertos será enviado a la primera tabla de flujo. Si el switch encuentra
alguna coincidencia en una entrada, se realizará la acción descrita en el campo
"Instrucciones". Seguidamente el paquete irá pasando por las tablas de flujos restantes y
modificará constantemente el valor de "Action-Set". Finalmente, el switch ejecutará el
contenido definido en "Action-Set" de forma ordenada (figura 2.13) y decidirá a que
puerto enviara el paquete (ruta “A”) o si lo descartara (ruta “B”).
Si un paquete no encuentra ninguna coincidencia en las tablas flujo deberá ser enviado al
controlador SDN siguiendo la ruta “C”. El controlador definirá un nuevo flujo para el
paquete y enviará al switch una o más entradas para las tablas de flujo existente utilizando
el mensaje Packet_Out (ruta “Y”). De esta manera, en la siguiente ocasión que el switch
reciba un paquete similar se tendrá una coincidencia con el nuevo flujo y el switch no
tendrá que volver a reenviar el paquete hacia el controlador, sino que serán encaminados
de acuerdo con la entrada de flujo coincidente.
38
Figura 2.13 Seguimiento del paquete a través de las tablas de flujo.

Fuente: ONF (2015).
Según la ONF (2015), las tablas de un switch Openflow están numeradas

secuencialmente, comenzando en 0. El procesamiento de la canalización siempre
comienza en la primera tabla: el paquete se compara primero con las entradas de flujo de
la tabla de flujos 0. Pueden usarse otras tablas en función del resultado de la coincidencia
de la primera tabla.
2.7.7. MENSAJES DEL PROTOCOLO OPENFLOW

Según la ONF (2015), los mensajes de Openflow v1.3.5 se pueden clasificarse en tres
tipos:
• Mensajes del controlador SDN al switch.
• Mensajes asíncronos.
• Mensajes simétricos.
2.7.7.1. MENSAJES DEL CONTROLADOR SDN AL

SWITCH
Son los mensajes enviados e inicializados por el controlador SDN hacia el switch
Openflow para gestionar y/o conocer el estado del switch. La ONF (2015) nos detalla los
siguientes mensajes:
• Features: Este mensaje le permite al controlador SDN solicitar la identidad y las

capacidades básicas del switch. El switch al recibir este mensaje debe responder
especificando sus características.
• Configuration: Este mensaje le permite al controlador SDN enviar parámetros

de configuración en el switch.
• Modify-State: Este mensaje le permite al controlador SDN puede gestionar las

tablas de flujos en el switch, permitiendo añadir, eliminar o modificar flujos de
entrada.
• Read-State: Este mensaje le permite al controlador SDN para recoger

información estadística, tales como la configuración actual.
39
• Packet-out: Este mensaje le permite al controlador SDN designar el puerto del

switch por donde se encaminará el paquete, normalmente este mensaje es enviado
como respuesta a un "Packet-in" enviado por el switch. El mensaje debe contener
también una lista de acciones que se aplicarán en el orden en que se especifiquen;
si no se especifica ninguna acción significa que el paquete será descartado.
• Barrier: Mensaje enviado por el controlador SDN para informar que

determinadas operaciones se han completado.
• Role-Request: Este mensaje es usado principalmente si un switch se conecta a

varios controladores SDN en un esquema de alta redundancia. Usa para fijar el rol
del controlador SDN.
2.7.7.2. MENSAJES ASÍNCRONOS
Son los mensajes enviados e inicializados por el switch Openflow para informar al
controlador SDN sobre eventos en la red y cambios en el estado del switch. La ONF
(2015) nos detalla los siguientes mensajes:
• Packet-in: Este mensaje es usado por el switch para transferir el control del
paquete recibido al controlador SDN, mayormente porque no encuentra un flujo
asociado al paquete, pero también puede ser debido a una acción expresa de un
flujo de entrada. La respuesta del controlador SDN ante este mensaje es un
paquete "Packet-out".
• Flow-Removed: Este mensaje informa al controlador SDN de la eliminación de

una entrada en una tabla de flujo.
• Port-Status: Este mensaje informa al controlador SDN de un cambio en un

puerto, posiblemente por una nueva configuración o porque el puerto paso a un
estado inactivo (down).
2.7.7.3. MENSAJES SIMÉTRICOS
Son los mensajes que pueden ser inicializados por switch Openflow o por el controlador
SDN sin necesidad de autorización previa. La ONF (2015) nos detalla los siguientes
mensajes:
• Hello: Los mensajes "Hello" son intercambiados entre el Controlador SDN y el

siwtch al principio de una conexión OpenFlow.
• Echo: Un mensaje "Echo request" puede ser enviado por el controlador SDN o el
switch, dispositivos y el otro extremo de la conexión deberá enviar un "Echo
reply" para validar que el mensaje fue recibido. Se usan comúnmente para validar
la conexión entre ambos dispositivos.
40
• Error: Son mensajes de error notificados por el controlador SDN o por el switch
cuando existen problemas de conexión. Es comúnmente usado por el switch para
notificar un fallo de una petición iniciada por el Controlador.
• Experimenter: Mensajes de experimentación se usan para proveer

funcionalidades adicionales de forma estándar o para futuras características del
protocolo Openflow.
2.7.8. ESTABLECIMIENTO DE LAS SESIONES
Según ONF (2015), los mensajes entre el controlador y el switch anteriormente descritos
se envían a través de un canal seguro previamente establecido. El canal seguro es una
conexión TCP en donde se utilizada TLS (Transport Layer Security) para la
comunicación segura. Los mensajes empiezan por el encabezado Openflow, en el
encabezado se especifica el número de versión de Openflow, el tipo de mensaje, la
longitud del mensaje y el ID de del mensaje (figura 2.14).
Figura 2.14: Estructura de un mensaje Openflow

Fuente: ONF (2015).
Según GORANSSON (2016), en la figura 2.15 se observa los mensajes generalmente

enviados durante las fases de inicialización, operación o monitoreo de la comunicación
entre el switch y el controlador. Las fases de operación y monitoreo ocurren de forma
simultánea en la mayoría de los casos. Después del establecimiento de la sesión del túnel
TLS, se intercambian mensajes Hello para determinar el número de versión de OpenFlow
más alto soportado entre el switch y el controlador, luego se intercambian los mensajes
Features para que el controlador conozca las características del switch. El mensaje
unidireccional, Set_Config, es enviado por el controlador para establecer parámetros de
configuración en el conmutador y así crear, modificar o eliminar las entradas de flujo
existentes en el switch a través del mensaje FLOW_MOD.
Durante la etapa de monitoreo, los mensajes ECHO son utilizados tanto por el switch
como por el controlador para comprobar que la sesión entre ambos aún sigue establecida,
además de medir la latencia actual o el ancho de banda de la conexión. Otros mensajes de
estado es el Flow_Removed usado para informar que la tabla de flujo ha sido eliminada
en el switch y el Port_Status para indicar el estado del puerto, sea por un cambio físico
en el propio medio de comunicación o intervención del usuario.
41
Durante la etapa de operación, los mensajes comunes son los PACKET_OUT y

PACKET_IN mencionado anteriormente.
Figura 2.15: Establecimiento de las sesiones Openflow.

2.7.9. CANAL SEGURO OPENFLOW
Según ONF (2015), el canal seguro se refiere al medio físico por el cual se envía el tráfico
de control, puede estar conformador por una red exclusiva para este fin o usar la misma
infraestructura de la red de tráfico de datos. Ambas formas son las siguientes:
• Out-Of-Band Control.
• In-Band Control.
42
2.7.9.1. OUT-OF-BAND CONTROL

Según ONF (2015), el control fuera de banda, o Out-of-band control, utiliza puertos
Ethernet y enlaces separados (es decir, una red independiente) para conectar los switches
al controlador. La infraestructura separada puede ser física o lógica. En el primer caso,
los switches Openflow tienen un puerto de "gestión" físico que debe estar conectado al
controlador o a través de una red tradicional conectada al controlador. En el segundo caso,
se utiliza túneles o redes lógicas independiente en la misma infraestructura física, por
ejemplo, en el despliegue original de Openflow en Stanford, los switches se configuraron
con 3 VLANs, uno para el control de tráfico Openflow, uno para experimentar tráfico de
datos con Openflow, y uno para el tráfico de producción.
2.7.9.2. IN-BAND CONTROL
Según ONF (2015), el control en banda, o In-band control, utiliza los mismos enlaces (es
decir, la misma red) tanto para el tráfico de datos como para el tráfico de control. Este
caso generalmente requiere que los conmutadores tengan un conjunto predefinido de
reglas para establecer la conexión con el controlador.
2.8. SDN PLANO DE DATOS
El plano de datos, también llamado como plano de usuario, plano de reenvío, plano
portador o como plano de reenvío (Forwarding Plane). Según la UIT (2014), es la parte
de una red que transporta tráfico de usuarios y está conformado por los dispositivos de
reenvió. La toma de decisiones y el procesamiento de los paquetes se llevan a cabo de
acuerdo con lo establecido por el plano de control SDN.
Un dispositivo de red en una red SDN realiza la función simple de reenvío de acuerdo
con las tablas de flujo establecidas, sin software incorporado para tomar decisiones
autónomas. Otras funciones es la de modificar el encabezado de los paquetes de acuerdo
con las necesidades de reenvió, así como descartar el paquete. Como ya se ha explicado,
el Southbound API que más aceptado es el protocolo Openflow utilizado para la
comunicación entre el plano de control y el plano de datos.
2.9. SDN PLANO DE CONTROL
Según la ITU (2014), El plano de control es el encargado de administrar y tener la visión

de la totalidad de la red, usa esta información para proporcionarla a una aplicación,
permitiendo a la aplicación realizar cambios en la red de forma dinámica de acuerdo con
el comportamiento de la red.
El plano de control es principalmente el controlador SDN centraliza que, además de tener

la visión total de la red, implementa decisiones de políticas, controla todos los dispositivos
SDN mediante la Southbound API y además tiene la Northbound API encargada de la
comunicación con el plano de aplicaciones.
Según la ITU (2014), el plano de aplicación puede dividirse en las siguientes sub-planos:
43
• Soporte de aplicaciones
Brinda la función del soporte de aplicaciones y proporciona una interfaz de control

de aplicaciones SDN (Northbound API). Mediante esta interface de control entre
el plano de datos y la aplicación, permite a las aplicaciones acceder a información
de la red que necesitan.
• Coordinación:
Proporciona el control automatizado, la gestión de recursos de red y la

coordinación entre las solicitudes de la capa de aplicación y los recursos de red
que necesiten.
• Abstracción
La función de abstracción interactúa con los recursos de la red y proporciona una

abstracción de los recursos de red, incluidas las capacidades y características de
la red, con el fin de admitir la gestión y coordinación de recursos de red físicos y
virtuales.
2.9.1. CONTROLADOR SDN
Según la ITU (2014), el controlador SDN es responsable de la abstracción la red,

controlar los dispositivos SDN y brindar la información de los recursos de red a las
aplicaciones SDN. El controlador permite que la aplicación SDN defina flujos en
dispositivos y ayude a la aplicación a responder a paquetes que son enviados al
controlador por los dispositivos SDN. El controlador suele ser una máquina de alto
rendimiento ya que tiene que controlar y administrar un gran número de dispositivos de
red.
Según GORANSSON (2016) la arquitectura del controlador está constituida por módulos
y APIs de comunicación (figura 2.16). Los modelos brindan las funcionalidades propias
del controlador, los Northbound API que pueden estar basados en REST, Phyton, Java,
etc., y el protocolo Openflow es el Southbound API más conocido.
2.9.1.1. MÓDULOS
Los módulos del controlador representan sus principales funciones, las cuales son el
descubrimiento y seguimiento de dispositivos y topologías, la gestión de flujos, la gestión
de dispositivos y el seguimiento de estadísticas. Para la realización de sus funciones, los
módulos mantienen una base de datos locales para contener la topología y estadísticas de
la red.
Según GORANSSON (2016), las principales funciones del controlador son:
• Descubrimiento de los dispositivos de usuarios finales: Tales como ordenadores

portátiles, escritorios, impresoras, dispositivos móviles, etc.
44
• Detección de dispositivos de red: Descubrimiento de dispositivos de red que

comprenden la infraestructura de la red, tales como switches, routers, etc.
• Administración de los dispositivos de la red: Mantiene la información sobre los
detalles de interconexión entre los dispositivos de red y sobre los dispositivos de
usuario final a los que están conectados directamente.
• Gestión de flujo: Mantiene una base de datos de los flujos gestionados por el
controlador y realiza las coordinaciones necesarias con los dispositivos de red
para garantizar la sincronización de las entradas de flujo en el dispositivo de red
con la base de datos del controlador.
Figura 2.16: Arquitectura de un controlador SDN.

2.9.2. CONTROLADORES SDN DE CÓDIGO ABIERTO
Actualmente se cuenta con controladores tanto desarrollados por proveedores como

Cisco, VMware, etc., y de código abierto. GORANSSON (2016), describe algunos
controladores de código abierto:
• OpenDaylight (ODL): Fue desarrollada por Cisco e IBM, y está escrito en Java.
OpenDaylight es capaz de desplegarse en una variedad de entornos de red de
producción, puede proporcionar soporte para otros estándares SDN y protocolos
futuros.
• Open Nework Operating System (ONOS): Un SDN NOS de código abierto,

lanzado inicialmente en 2014 y es proyecto sin fines de lucro apoyado por los
proveedores de servicios Nivel 1 -AT & T, NTT Communications, SK Telecom,
los principales proveedores Ciena, Cisco, Ericsson, entre otros.
• POX: Es una plataforma de desarrollo de código abierto para aplicaciones de

control de redes SDN basadas en Python. POX tiene una API y documentación
45
bien escrita, también proporciona una interfaz gráfica de usuario basada en la web
(GUI).
• Floodlight: Controlador de código abierto desarrollado por Big Switch Networks,

basado en Apache Ant. Floodlight proporciona una interfaz GUI basada en web y
basada en Java y la mayor parte de su funcionalidad está expuesta a través de una
API REST.
• Ryu: Un framework basado en SDN basado en componentes de código abierto

desarrollado por NTT Labs. Es de código abierto y totalmente desarrollado en
python.
Controlador Fuente Licencia Lenguaje

OpenDayLight OpenDayLight EPL Java
ONOS ON.Lab Apache 2.0 Java
NOX ICSI GPL C++
POX ICSI GPL Python
Beacon Stanford University GPLv2, Stanford FOSS Java
Floodlight Big Switch Networks Apache 2.0 Java
Ryu NTT Communications Apache 2.0 Python
FLowER Travelping GmbH MIT License Erlang
Jaxon University of Tsukuba GPLv3 Java
Mul SDN Kulcloud GPLv2 C
NodeFlow Gary Berger - Javascript
Trema NEC GPLv2 Ruby.C
Tabla 2.2: Principales controladores SDN de código abierto.

Fuente: Elaboración propia, basado en GORANSSON (2016)
2.10. SDN PLANO DE APLICACIONES
Según la ITU (2014), la capa de aplicación es donde las aplicaciones SDN especifican
los servicios de red o aplicaciones empresariales ya que definen el comportamiento de los
recursos de la red de manera dinámica y programable.
Las aplicaciones SDN especifican cómo deben controlarse y asignarse los recursos de
red, interactuando con la capa de control SDN a través de interfaces de control de
aplicaciones. La programación de una aplicación SDN hace uso de la vista abstracta de
los recursos de red proporcionados por la capa de control SDN por medio de información
y modelos de datos expuestos a través de la interfaz de control de aplicación.
2.10.1. APLICACIONES SDN
Las aplicaciones SDN pueden ser desarrolladas para cumplir cualquier función para la
que se diseñó, utilizando la información obtenida por la capa de control (Controlador
46
SDN) puede realizar las actividades de un firewall, monitoreo de la red, un balanceador

de carga, entre otras posibilidades.
Las aplicaciones SDN responden a eventos derivados del controlador SDN o de entradas
externas. Como nos menciona GORANSSON (2016), las aplicaciones responden a los
siguientes eventos:
• Descubrimiento de dispositivos de usuario final: Los eventos son enviados a la

aplicación SND cuando se descubre un nuevo dispositivo de usuario final, el cual
puede ser una laptop, pc, smartphone, etc. En estos casos la aplicación decidirá
qué hacer con la nueva dirección MAC aprendida.
• Descubrimiento de dispositivos de red: Los eventos son enviados a la

aplicación SND cuando se conecta un nuevo dispositivo de red a la topología,
pudiendo ser un switch, router, etc. La respuesta de la aplicación podría ser
descargar un conjunto de entradas de flujo predeterminadas al dispositivo recién
descubierto.
• Paquete de entrada: Los paquetes de entrada se envían a la aplicación SND

cuando una entrada de flujo instruye al dispositivo SDN a reenviar el paquete al
controlador o porque no hay una entrada de flujo coincidente en el dispositivo
SDN o podría descartar el paquete.
47
CAPITULO III
ANÁLISIS DE LA GESTIÓN EN REDES TRADICIONALES Y

TOPOLOGÍA DE LA RED TELEMÁTICA
3.1. RED TELEMÁTICA – RED ARQUITECTURA

TRADICIONAL
El Campus de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos está estructurado por varias
facultades, bibliotecas y dependencias administrativas descentralizadas, siendo la Red
Telemática la dependencia administración que tiene la función principal de la
administración de la red LAN Campus y de los principales servicios de red. La red LAN
de la Red Telemática consta de computadores, tarjetas de interfaz de red, dispositivos
periféricos, dispositivos de red, entre otros, interconectados para brindar servicios a los
usuarios finales.
La red LAN permite el acceso a los servicios internos a múltiples usuarios. Según la Red
Telemática (2017), la Red Telemática utiliza los recursos de la red brindar los siguientes
servicios de red:
• Hosting: La Red Telemática ofrece a las facultades, departamentos y grupos de
Investigación, la posibilidad de alojar sus páginas Web en los servidores de esta
institución. Igualmente se ofrece este servicio de alojamiento a las unidades
administrativas, teniendo en cuenta limitaciones propias de un servicio de
alojamiento compartido.
• Correo institucional: La UNMSM, en colaboración con Google, ofrece una
versión especial de las aplicaciones de Google para la comunidad universitaria.
Entre los servicios que se ofrecen están: Correo electrónico, Calendar y Drive
entre otros.
• Telefonía: La UNMSM dispone de un sistema telefónico basado en IP (VoIP). El
sistema cuenta con una amplia gama de servicios añadidos como buzones de voz,
identificación de llamadas entrantes, llamadas perdidas, gestión de líneas
ocupadas, conferencia múltiple, etc.
• Alojamiento de Servidores: El servicio de alojamiento de servidores consiste en
proveer un espacio físico o virtual en el datacenter de la Red Telemática,
cubriendo de esta manera las necesidades de las facultades y/o dependencias de
la UNMSM.
• Acceso a internet y redes externas: La Red Telemática monitoreará las actividades
de la red, tanto para correo electrónico, internet y uso de red de datos con el fin
de vigilar el cumplimiento de las políticas establecidas para el uso de tecnologías
de información.
La Red Telemática consta de un diseño de red modular, divide la red en áreas y módulos
de red funcionales para mejorar la escalabilidad. Según BRUNO, JORDAN (2017), las
áreas y módulos son:
48
• Área de la red campus.

• Módulo de data center
• Módulo de puerta de acceso WAN/Internet.
• Módulo de acceso remoto.
Figura 3.1: Red modular.

Fuente: BRUNO, JORDAN (2017)
3.2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS MÍNIMAS DE LOS

DISPOSITIVOS DE TELECOMUNICACIONES DEL
CAMPUS DE LA UNMSM
Según los términos de referencia y requerimientos técnicos mínimos establecidos para el

servicio de transporte de datos del campus de la UNMSM y de la red telemática en octubre
del 2016, las características mínimas de los dispositivos de comunicaciones son los
siguientes:
❖ Dispositivos Routers:
• Routing: BGP, OSPF, RIP v1/v2, Rutas estáticas, ECMP, RPF y enrutamiento
basado en rutas y políticas.
• Multicast: IGMP v1/v2/V3, PIM-SM, PIM-DM, SSM y multicast dentro de
un túnel IPSec.
• Alta disponibilidad: Activo/Activo, Activo/Pasivo, VRRP.
• Gestión de tráfico (QoS): Garantizar ancho de banda, máximo ancho de banda,
políticas de ingreso de tráfico, priorización de utilización de ancho de banda,
marcado DiffServ.
49
• Switching L2: LACP, VLAN 802.1Q y autenticación de puerto basada en

802.1x.
• Todos los equipos (routers) deberán tener habilitado una comunidad de lectura
SNMP para que permita visualizar al personal técnico autorizado de la
universidad, los eventos que ocurren en los equipos (routers). La recepción,
visualización, y almacenamiento en servidor será responsabilidad de la
UNMSM.
• La solución debe filtrar tráfico IP del tipo IPv4 e IPv6. Estas reglas deben ser
configurables tanto por CLI (Command Line Interface, Interface de línea de
comando) como por GUI (Graphical User Interface, Interface Gráfica de
Usuario).
• La solución soporta ruteo estático, incluyendo pesos y/o distancias y/o
prioridades de rutas estáticas.
• La solución soporta políticas de ruteo (policy based routing).
• La configuración de BGP debe soportar Autonomous System Path (AS-
PATH) de 4 bytes.
• La solución de seguridad debe permitir la configuración de clústers en modo
de operación en alta disponibilidad (HA), tanto para IPv4 como para IPv6.
• La solución debe ser capaz de operar en modalidad Alta Disponibilidad
Activo-Pasivo y Activo-Activo
• La solución de seguridad debe ser capaz de definir al menos dos interfaces
para sincronización.
• La solución de seguridad debe ser capaz de operar sin utilizar Multicast para
el modo alta disponibilidad.
• La solución permite definir interfaces de gestión independientes para cada
miembro en un clúster.
❖ Dispositivos switch de distribución LAN:
• Sistema operativo con actualización automática.

• Soporte para herramienta de análisis de flujo de tráfico (SFLOW, Netflow, o
similar), integrada al Software de recolección de flujo de tráfico de la
UNMSM.
• Procesos de debug para el análisis detallado de fallas.
• Protocolo VRRP
• Calidad de Servicio (QoS) 802.1p con DSCP.
• Protocolo Spanning Tree y mejoras tales como convergencia rápida (RST
802.1w y múltiples instancias (MST 802.1s).
• Manejo de VLANs por puerto y 802.1q (trunking).
• Tráfico Multicast IGMP v2 y v3 snooping.
• Permite múltiples sesiones simultáneas de administración.
• Permite administración vía web y CLI, para administrar vía interface gráfica
y línea de comandos mediante puerto consola y protocolo SSHv2.
• Incluye SNMPv1, v2c y v3.
• Soporte de protocolos RCP y SCP
• Protocolos de enrutamiento IPv4 estático y dinámico (RIP, OSPF, BGP).
• Registro de eventos vía Syslog.
• Protocolos SNTP, DHCP y DNS.
50
• Funcionalidad de "puerto espejo" por puerto o grupo de puertos y por VLAN.

• Creación de canales Ethernet que cumplan con IEEE 802.3ad, mediante el
protocolo LACP, que permiten usar cualquier puerto del mismo tipo y
velocidad.
• Soporte de múltiples instancias virtuales para segmentar el sistema operativo
y los recursos de hardware para emular Switches virtuales.
• IEEE 802.1D Spanning Tree Protocol.
• IEEE 802.1s Multiple Spanning Tree Protocol.
• IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol.
• IEEE 802.1ab LLDP. IEEE 802.1ae MAC Security (Link-Layer
cryptography).
• IEEE 802.3ab 1000BASE-T, Gigabit sobre cobre
• IEEE 802.3z Gigabit Ethernet sobre fibra.
• IEEE 802.3ae 10 Gigabit Ethernet.
• IEEE 802.10 VLAN Tagging.
• IEEE 802.1p Class-of-Service (CoS) Tagging for Ethernet frames.
• IEEE 802.1x Port-based network access control.
De acuerdo con las especificaciones técnicas mínimas, los dispositivos de

comunicaciones de la red telemática presentan la característica de una red con
arquitectura tradicional. Los dispositivos son administrados de forma local balo CLI
compuesto por un sistema operativo propietario, por interfaces GUI propietarios o por
gestores de administración propietarios que utilizan protocolos como SNMP para su
gestión.
Los protocolos de enrutamiento usado en la Red Telemática tales como BGP, OSPF, RIP
v1/v2 y rutas estáticas no tienen en cuenta las demandas de trafico que existen en la red
en tiempo real dificultando la realización de pruebas con nuevos protocolos, cambios de
tecnología y de nuevas herramientas de administración, debido a que existe la posibilidad
de presentarse condiciones no deseas que pongan en riesgo la estabilidad de la red. Los
protocolos de enrutamiento tradicionales conocen el ancho de banda y costo de los enlaces
directamente conectados a ellos, pero no tienen un conocimiento global de la red y todos
sus enlaces, además cada Router tiene su propio algoritmo de enrutamiento, lo que hace
que el control sea descentralizado, y no se pueda predecir el comportamiento exacto de
la red completa.
Los protocolos estandarizados como IEEE pueden ser ejecutados dentro de una red SDN
mediante los distintos módulos que nos ofrecen el controlador Opendaylight. Las tablas
de flujos instalados por el controlador Opendayligh hacia los switches Openflow
reemplazaran a las rutas obtenidas por los protocolos de enrutamiento tradicionales.
Las técnicas de gestión de los dispositivos tradicionales en la red telemática son las
siguientes:
• Interface de línea de comandos (CLI)
• Gestores propietarios – SNMP
51
3.2.1. INTERFAZ DE LÍNEA DE COMANDOS (CLI)
La red telemática de la UNMSM utiliza la interfaz de línea de comandos para la gestión

de los dispositivos de red. CLI permite a los administradores de red dar instrucciones a
los dispositivos de red mediante líneas de texto simple.
CLI consiste en un “prompt” donde se escriben las órdenes al dispositivo, el usuario

ejecuta una orden para pasar a la siguiente línea. El sistema operativo del dispositivo de
red interpreta la orden de acuerdo con una sintaxis preestablecida por el fabricante.
Según Big Switch Inc (2011), la configuración de los dispositivos de red presenta los
siguientes inconvenientes cuando se utilizan CLI para su configuración:
1) CLI está destinada principalmente para ser utilizada para configurar dispositivos
de red por personas, CLI no fue diseñada para que capas de software encima de
ella puedan programar la red.
2) CLI resulta difícil mantener actualizado un modelo centralizado de las

configuraciones de los dispositivos de red porque las redes LAN tienen diferentes
dispositivos de red con diferentes versiones de CLI en constante cambio.
3) La configuración a través de CLI tiene limitaciones en su funcionalidad debido a

los protocolos existentes. CLI no expone las capacidades del dispositivo de red de
manera flexible.
Según Big Switch Inc (2011), existen protocolos, sistemas de administración, etc. que
intentan evitar la fragilidad y la dificultad de la configuración a través de CLI, pero tienen
algunos de los mismos problemas fundamentales que CLI, principalmente en el tercer
punto. Sin embargo, CLI puede usarse para depurar, solucionar problemas o interactuar
en tiempo real con el dispositivo
La red LAN de la red telemática cuenta con dispositivos de red de los fabricantes como
Cisco, Fortinet, Checkpoint, entre otros, y la gestión de estos dispositivos es a nivel local
generalmente mediante CLI. Los distintos fabricantes de dispositivos de red implemente
su propia sintaxis de línea de comandos e incluso cuentan con certificaciones de
especialización para la administración de sus dispositivos, incrementando la dificultad de
la integración y gestión de la red.
En la tabla 3.1, se observa las diferencias de las sintaxis de algunos de los principales
fabricantes de dispositivos de red.
52
Fabricante CISCO JUNIPER NOKIA HUAWEI

Sistema
IOS JUNOS TiMOS HVRP
Operativo
show show show display
exit exit/up exit quit
running do --- ---
request system
reload admin reboot now reboot
reboot
show running- show admin display- display current-
COMANDOS config configuration config configuration
PARA display ntp-
show ntp status show ntp status show system ntp
VISUALIZAR service status
PARÁMETROS show car, show display device
ESPECÍFICOS show platform show chassis fpc
mda pic-status
DE
show system
PROTOCOLOS show processes
processes show system cpu display cpu-usage
Y/O SISTEMA cpu
extensive
show ospf show ospf show router ospf
display ospf brief
summary overview status
show route show router bgp display bgp
show bgp
protocol bgp routes routing-table
show mpls ldp show ldp show mpls ldp display mpls ldp
summary overview summary all
Tabla 3.1: Tabla comparativa de comandos CLI por fabricante.

Fuente: Elaboración propia.
Los diferentes tipos de sintaxis y opciones que ofrecen el CLI de cada fabricante complica
la gestión de la red. Las fabricantes de los dispositivos de red incluyen cursos de
capacitación y entrenamiento para la correcta operación de sus dispositivos. Las
certificaciones propietarias ofrecidas se encuentran en la tabla 3.2, generan una inversión
de gasto operacional (Opex) y exigen personal altamente capacitado experto en
configuración de los dispositivos de red.
Según MAREK (2016), cuando la compañía de telecomunicaciones AT&T despliegue
su red SDN a un 75%, los gastos operacionales de su red se reducida hasta un 40 por
ciento o 50 por ciento. Ese ahorro de costos ocurrirá porque muchas de las operaciones
manuales serán reemplazadas por scripts y procedimientos automatizados.
53
Fabricante
Nivel de
CISCO JUNIPER NOKIA HUAWEI
certificación
Asociado CCNA JNCIA & JNCIS NRS I HCNA

Profesional CCNP JNCIP NRS II HCNP
Experto CCIE JNCIE SRA HCIE
Tabla 3.2: Tabla comparativa de certificaciones del fabricante.

Según GARTNER (2016), para el año 2020 solo el 30% de los equipos de operaciones
de red usarán la CLI como su interfaz principal debido a las siguientes causas:
• Las organizaciones necesitaran aumentar la agilidad de la red mediante la
automatización tareas operacionales; por ejemplo, reducir la dependencia de los
servicios manuales en los dispositivos de red para cambios de configuración
repetitivos.
• Las redes empresariales LAN están buscando soluciones para operar partes de la
red como un todo, desde un solo punto de control, y no dispositivo por dispositivo.
• CLI se asocia con cambios de configuración manual, que son la causa principal
de interrupciones de red en la empresa.
• Las nuevas soluciones de red aprovechan una API para permitir la integración con
otras herramientas de orquestación de infraestructura y la automatización de
tareas repetitivas.
Según GARTNER (2016), la reducción de la dependencia del CLI pueden facilitar el
cambio de dispositivos de redes, ya que reduce el tiempo y los costos asociados. SDN
brinda a las empresas una gama más amplia de opciones para la selección del hardware
de la red.
La Red Telemática, bajo una arquitectura basada en SDN, puede alejarse de las
operaciones a través de CLI y utilizar las APIs de programación para lograr una mayor
agilidad en los proyectos de modernización y automatización de la red
3.2.2. GESTORES PROPIETARIOS - SNMP
El protocolo simple de gestión de red (SNMP) es un protocolo estándar de Internet

Engineering Task Force (IETF) para la supervisión y gestión de sistemas y dispositivos
en una red. Las funciones soportadas por el protocolo SNMP son la solicitud y
recuperación de datos, el establecimiento o la escritura de datos y condiciones de
excepción que indican la aparición de sucesos.
Según CASE ed al. (2002), SNMP permite a una aplicación de gestión consultar
información de un dispositivo gestionado a través una Management Information Base
(MIB) estructurada de forma jerárquica para definir el significado y el tipo de un valor
determinado. El dispositivo gestionado se denomina agente SNMP y permite el envío y
recepción de información SNMP.
54
Un gestor de SNMP recibe la información de los agentes SNMP para supervisar un

dispositivo en intervalos de tiempo. El gestor de SNMP también puede cambiar la
configuración del dispositivo de red estableciendo determinados valores.
La Red Telemática utiliza el protocolo SNMP para gestionar y monitorear los dispositivos
de red. SNMP también permite incluye utilidades graficas de software libre como MRTG
(Multi Router Traffic Grapher), CACTI, entre otros; que se utiliza para representar
gráficamente los datos de los gestores SNMP a través de páginas HTML, entre algunas
de la información que puede graficar es el tráfico entrante y saliente de las interfaces de
red (ver figura 3.2),
Figura 3.2: Grafica de tráfico entrante y saliente por SNMP.

Sin embargo, SNMP tiene limitación en la cantidad de tipos de datos que puede manejar,
funcionalidad reducida y no facilita el diseño de MIBs propios, por lo cual están bajo el
control de los distintos dispositivos de red y fabricantes.
3.3. TOPOLOGÍA DE LA RED TELEMÁTICA Y CAMPUS DE LA UNMSM

Según la presentación de la situación actual y plan de trabajo presentado en el año 2016
por la oficina de la Red Telemática de San Marcos, la red telemática fue pasando por
distintas etapas desde 1996 hasta la IV etapa correspondiente a los años 2012 – 2016. En
la IV etapa se tiene un aproximado de 83 switches del proveedor Cisco proveyendo
conectividad y servicios a 6000 computadores aproximadamente.
En la figura 3.3 se muestra la topología de red de la Red Telemática y Campus de la
UNMSM adaptada de la presentación de la situación actual y plan de trabajo presentado
en el año 2016:
55
Figura 3.3: Topología de la Red Telemática y Campus de la UNMSM.

Fuente: Elaboración propia basado en la situación actual de la red del año 2016.
56
Según KREUTZ (2015), la posibilidad de establecer parámetros de configuración en una

gran cantidad de dispositivos de red usando métodos como CLI y SNMP pueden ser
engorrosos y difíciles de mantener. Además, están orientados a tareas de gestión estáticas
y no a tareas dinámicas, frecuentes y automatizadas requeridas en entornos tales como las
grandes redes actuales.
3.4. CASOS DE USO
3.4.1. AT&T
Según DANO (2016), Fuetsch (ejecutivo de la empresa proveedora de servicios AT&T)

explico que la razón por la cual los gastos de capital de AT & T disminuyeron fueron
debido al movimiento del operador hacia redes definidas por software (SDN) y
virtualización de funciones de red (NFV). La operadora se encuentra en camino de tener
el 30% de su red virtualizado y tiene el objetivo de virtualizar el 75% de su red para el
2020. Para la virtualización de su red, la operadora traslado las funciones de red de
costosos dispositivos de hardware hacia software que se ejecuta en un hardware básico
menos costoso. Los cuatro operadores inalámbricos más importantes de los EE. UU.
gastaron un total combinado de $ 7,300 millones en el segundo trimestre de 2016, según
Jennifer Fritzsche de Wells Fargo Securities, un 10 por ciento menos que los $ 8,1 mil
millones que gastaron durante el mismo período hace un año
Según DANO (2016), Fuetsch agregó que el movimiento continuo de AT & T hacia las
tecnologías SDN y NFV también ayudaron al operador a reducir sus gastos operativos.
Agrego que ya no es necesario contar con técnicos para instalar nuevas soluciones de red,
con SDN es automático. Indico que debido a que las funciones de red están virtualizadas,
es posible mover y cambiar la capacidad en una red en producción.
3.4.2. GOOGLE
La empresa de servicios Google Inc. implemento una red WAN SDN para proporcionar
escalabilidad (múltiples terabits de ancho de banda) y tolerancia a fallas. Los dispositivos
de red se conectan entre sí a múltiples controladores OpenFlow. Los dispositivos de red
fueron fabricados por la misma compañía
Según Big Switch (2012), los múltiples controladores Openflow minimizan los puntos
de falla. El controlador Openflow recopila los datos de topología, métricas utilizadas en
tiempo real de la red y la demanda del ancho de banda de las aplicaciones y servicios.
Con esta información, la aplicación SDN calculan las asignaciones de ruta para los flujos
de tráfico y luego programa las rutas en los switches utilizando OpenFlow. En el caso de
cambios de demanda de ancho de banda o eventos de red, la aplicación SDN vuelve a
calcular las asignaciones de ruta y reprograma los switches.
57
Figura 3.4: Red WAN SDN de Google.

Fuente: Big Switch (2012)
Las motivaciones de Google para implementar SDN fueron que el rápido crecimiento del
ancho de banda de Internet llevó a la empresa a pensar que no podrían mantenerse sus
niveles de escalabilidad, tolerancia a fallos, control y costes con tecnologías de WAN
tradicionales.
Según Big Switch (2012), Google observo una convergencia más rápida con su red y una
mayor confiabilidad, concluyendo que la convergencia calculada centralmente por SDN
era buena y precisa. Estas características permitieron que la red de Google funcione con
una ratio de utilización cercana al 100% y de media un 70% en largos períodos de tiempo,
ratio que se corresponde con un incremento de la eficiencia de dos a tres veces,
comparándola con las tecnologías de gestión estándares.
Sin embargo, la red Google presento inconvenientes. Por ejemplo, presento "bottlenecks"
o cuellos de botella, especialmente al enviar paquetes del plano de control al plano de
datos. Los cuellos de botella experimentados estuvieron ligados al rendimiento o
capacidad del controlador para manejar todos los paquetes del plano de control en un
mismo instante de tiempo.
Del caso de Google se pueden extrapolar ideas a un gran número de implementaciones
de SDN en la vida real. A pesar de las particularidades de su red interna hay una serie de
prácticas a considerar. Una de ellas es la aproximación híbrida, que consiste en que la red
soporte los protocolos tradicionales a la vez que Openflow, de forma que la transición no
es traumática y elimina suspicacias a la hora de adoptar SDN.
58
CAPITULO IV
DISEÑO DE LA RED TELEMÁTICA BAJO LA ARQUITECTURA

SDN
4.1. ENTORNO DE SIMULACIÓN
Para la presente simulación se utilizó una laptop con las siguientes características:
• CPU: Intel Core i7

• Memoria RAM: 12 GB
• Tarjeta de video dedicada: NVIDIA 4 GB
• Sistema Operativo: OS Linux Ubuntu 17.04
Cada máquina virtual de VirtualBox tiene las siguientes características mostradas en la

tabla 4.1.
Memoria de Sistema
Máquina Virtual CPU Memoria RAM Versión
almacenamiento Operativo
Linux Ubuntu V2.2.2 con
Mininet 2 cores 4 MB 40 GB
14.06 Openflow 1.3
Linux Ubuntu
Opendaylight 2 cores 8 MB 40 GB Nitrogen SR1
14.06
Tabla 4.1: Características de las máquinas virtuales.

Asimismo, se usaron los softwares libres Mininet, GNS3 y el controlador Opendaylight

para la simulación de la red definida por software.
4.2. ESQUEMA GENERAL DEL ENTORNO DE SIMULACIÓN
El esquema general del entorno de simulación se muestra en la figura 4.1. Las máquinas
virtuales de Mininet y Opendaylight se ejecutaron en instancias distintas. Se utilizo el
software GNS3 para proveer conectividad entre ambas máquinas virtuales dentro de una
misma área de red local. Los procesos que se ejecutaran en los planos de datos, control y
aplicación de la red SDN son los siguientes:
• Plano de datos:
Mininet ejecuta switch virtuales con sistema operativo Openvswitch. Openvswitch

permite ejecutar los procesos necesarios para la conmutación de paquetes y es compatible
con características tales como Openflow, LACP, VLAN 802.1q, etc.
• Plano de control y de aplicación:

59
Opendaylight es un controlador SDN que administrara la red simulada en Mininet a través

de Openflow y ejecutara las aplicaciones que permitirán la conmutación de paquetes de
origen a destino, entre otras aplicaciones.
MAQUINAS VIRTUALES EN VIRTUAL BOX
VIRTUAL MACHINE VIRTUAL MACHINE

OPENDAYLIGHT MININET
Ejecutará el controlador Virtualizará la topología

SDN y sus aplicaciones SDN con switches Ovs
disponibles para la topología v2.2.2 con soporte de
simulada en Mininet. Openflow v1.3 y host
finales.
GNS3
Simulador de red que

permitirá la comunicación
entre las maquinas virtuales
y otros dispositivos de red
simulados.
Figura 4.1: Esquema general de simulación.

A continuación, se describen los softwares libres Mininet, GNS3 y el controlador

Opendaylight utilizados en la simulación:
4.2.1. MININET
Mininet es un sistema que permite la creación de redes virtuales, virtualizando los kernel,
switch y códigos de aplicación, en una sola computadora a través de máquinas virtuales,
virtualización en la nube o de forma nativa. Mininet crea redes definidas por software
utilizando mecanismos de virtualización livianos, estas características permiten a Mininet
crear, interactuar, personalizar y compartir rápidamente los prototipos de red
implementados.
Según LEAO ed al. (2014), algunas características de Mininet son:
1) Flexibilidad: Es posible establecer nuevas topologías y funciones de software

usando lenguajes de programación y sistemas operativos comunes.
60
2) Aplicabilidad: Las implementaciones utilizadas en la topología de red simulada

son funcionales en redes reales sin necesidad de cambiar el código fuente de las
aplicaciones.
3) Tiempo real: Las interactividad, gestión y ejecución de cambios en la red simulada
son en tiempo real como si ocurrieran en redes reales.
4) Escalabilidad: El entorno de creación de prototipos puede escalar a redes grandes
con cientos o miles de switch en una sola computadora, dependiendo de los
recursos de hardware de la computadora.
5) Realista: El comportamiento de la red simulada representa el comportamiento en
tiempo real con un alto grado de confianza.
6) Simulaciones compartibles: Las simulaciones creadas pueden ser compartidas
fácilmente con otros colaboradores para su ejecución y modificaciones.
Mininet puede crear dispositivos de red que permiten la integración con la arquitectura
SDN. Estos dispositivos de red incluyen hosts, switches, controladores y enlaces. Un host
en Mininet es un proceso simple con su propio entorno de red ejecutándose en el sistema
operativo. Cada uno proporciona procesos con interfaz de red virtual de propiedad
independiente para cada dispositivo de red, incluyendo puertos, direcciones y tablas de
enrutamiento (como ARP e IP). Los switches Openflow creados por Mininet
proporcionan la misma semántica de entrega de paquetes que proporcionaría un switch
real. En la simulación de Mininet, los controladores se pueden ejecutar en la red real o
simulada siempre que la máquina en la que se ejecutan los switch tenga conectividad con
el controlador.
En la presente simulación, se instaló Mininet 2.2.2 en una máquina virtual utilizando el

software de virtualización llamado Virtual Box, y se utilizó la versión 1.3 de Openflow.
4.2.2. CONTROLADOR OPENDAYLIGHT
Figura 4.2: Arquitectura del controlador Opendaylight.

Fuente: SDN HUB (2015).
61
Según OPENDAYLIGHT (2017), OpenDaylight es un proyecto de código abierto

compatible con IBM, Cisco, Juniper, VMWare y otros proveedores importantes.
OpenDaylight es un controlador SDN implementada con lenguaje Java y se puede instalar
en cualquier sistema operativo que admita Java.
Como se observa en la figura 4.2, la arquitectura de Opendaylight SDN Controller tiene

varias capas. La capa superior consiste en aplicaciones de gestión y lógicas de la red. La
capa intermedia es la capa de infraestructura y la capa inferior consiste en dispositivos
físicos y virtuales (switch).
Según OPENDAYLIGHT (2017), la capa intermedia es el marco en el que se pueden

manifestar las abstracciones de SDN, esta capa aloja las north-bound y south-bound API.
Opendaylight admite el marco REST bidireccional para la north-bound API. Las
aplicaciones, las cuales están por encima de la capa intermedia, utilizan el controlador
para recopilar la información de la red, ejecutar algoritmos para realizar análisis y usar
esta información para realizar cambios en la red a través del controlador. La interfaz
south-bound API puede soportar múltiples protocolos como Openflow y BGP-LS como
complementos separados.
CONTROLADORES
CASOS DE USO Trema Nox/Pox RYU Floodlight Opendaylight ONOS
Virtualización de la red con Virtual Overlays. SI SI SI PARCIAL SI NO
Virtualización de red Hop-by-Hop. NO NO NO SI SI YES
Soporta OpenStack Neutron. NO NO SI SI SI NO
Interoperabilidad con redes tradicionales. NO NO NO NO SI PARCIAL
L4-L7 Servicios de inserción y servicios de chaining. NO NO PARCIAL NO SI PARCIAL
Monitoreo de la red. PARCIAL PARCIAL SI SI SI YES
Políticas de acción. NO NO NO PARCIAL SI PARCIAL
Balanceo de cargas. NO NO NO NO SI NO
Ingeniería de trafico. PARCIAL PARCIAL PARCIAL PARCIAL SI PARCIAL
TAPS dinámicos. NO NO SI SI SI NO
Optimización de red Multi-Layer. NO NO NO NO PARCIAL PARCIAL
Red de campus. PARCIAL PARCIAL PARCIAL PARCIAL PARCIAL NO
Enrutamiento. SI SI SI SI SI SI
Tabla 4.2: Tabla comparativa de controladores SDN según caso de uso.

Fuente: RAO (2015).
Como se puede observar en la tabla 4.2, Opendaylight nos ofrece más características de
usos que los otros controladores de software libre, además de tener soporte y una gran
comunidad de desarrollo. Esto permite que Opendaylight sea de inmensa popularidad en
la comunidad de software libre para realizar test en ambientes de simulación.
Por estos motivos se utilizó el controlador Opendaylight para la simulación de la red SDN,
se utilizó el reléase Nitrogen SR1 de Opendaylight en una máquina virtual utilizando el
software de virtualización llamado Virtual Box.
62
4.2.3. GNS3
GNS3 es un software libre de simulación gráfico de red que permite diseñar topologías
de red complejas, así como permitir utilizar maquina virtuales a través que Qemu y
VirtualBox.
Según GNS3 (2017), el software permite crear, diseñar y testear una red en un entorno
virtual libre de riesgos además de tener una gran comunidad de ayuda y soporte. GNS3
también brinda lo siguiente.
• Simulación de red en tiempo real para pruebas previas a la implementación sin

necesidad de hardware de red.
• Crear mapas de red dinámicos para pruebas de resolución de problemas y prueba

de concepto (POC).
• GNS3 permite la conexión con cualquier red real.
Se utiliza GNS3 2.1 en la presente simulación para crear un ambiente de prueba e incluir
las maquinas creadas en VirtualBox en una misma red, además de permitir unir nuestra
red SDN con dispositivos de red tradicional de manera virtualizada.
4.3. TIPOS DE TRAFICO EN LA RED (BUM)
BUM es el acrónimo de Broadcast, Unknown, Multicast, los cuales son los tipos de tráfico
que se manifiestan en la capa 2. En una red tradicional LAN como la Red Telemática, el
BUM es generado por diferentes tipos de servicios, por ejemplo, de los protocolos DHCP,
ARP, VoIP, etc.
En la red LAN de la Red Telemática, cuando los dispositivos de capa 2 (switch)
tradicionales reciben un paquete, se crea una asignación en la tabla TCAM registrando la
dirección MAC de origen y el puerto por el cual ingreso del paquete. Si un switch recibe
un paquete destinado a una dirección MAC que no existe en su tabla de direcciones
TCAM, o es un paquete broadcast (por ejemplo, paquetes con destinado a FF; FF: FF:
FF: FF: FF), el switch de capa 2 enviara el paquete por todos sus puertos, excepto el
puerto que recibió el paquete broadcast, inundando de esta manera segmentos de red con
tráfico innecesario.
En la red SDN propuesta, el controlador SDN conocerá toda la red y los hosts. Por lo
cual, el switch Openflow enviará los paquetes broadcast, multicast y unicast que no
tengan coincidencia en las tablas de flujo al controlador, y será el controlador SDN quien
de la información necesario para tratar al paquete.
Un controlador SDN, con el módulo L2-SWITCH de Opendaylight, ira construyendo las
tablas de flujo de los switch de tal forma que se reduzca el número de solicitudes desde
el switch al controlador SDN y pueda reducir el tráfico BUM innecesario.
63
4.4. CONECTIVIDAD HACIA REDES TRADICIONALES
Opendaylight permite el uso del protocolo de enrutamiento Border Gateway Protocol

(BGP), el cual está definido en la RFC4271. Según la RFC4271 propuesta por
REKHTER ed al. (2006), BGP es un protocolo que nos permite intercambiar
información de enrutamiento entre sistemas autónomos (AS), lo cual permite la
comunicación a través de distintas organizaciones en el mundo. Para la presente
simulación de la red SDN, el protocolo BGP permitirá intercambiar información de
enrutamiento entre el dominio SDN con routers externos.
En la red SDN, la red interna no utiliza los protocolos de enrutamiento IGP, sin embargo,
es posible la integración de la red interna con redes de proveedores de servicio a través
del controlador. BGP Path Computation Element Protocol (PCEP) es un protocolo
southbound utilizado entre el controlador SDN y los router de la red exterior para
intercambiar las tablas de enrutamiento y reenvío (en un nivel superior). Las extensiones
del protocolo BGP soportados por Opendaylight son los siguientes:
• BGP PCEP es una extensión de BGP que tiene soporte en routers específicos.
• BGP Linkstate (LS) es otra extensión de BGP que permite a BGP distribuir la
información del estado del enlace de los protocolos de enrutamiento.
BGP-PCEP tiene muchos casos de uso para proveedores de servicios, ya que permite a
las redes de los proveedores de servicios ser influenciados por controladores SDN.
4.5. MÓDULOS OPENDAYLIGHT UTILIZADOS
El controlador SDN Opendaylight es una plataforma que ejecuta aplicaciones SDN, ya

que, sin estas aplicaciones SDN, la red no podría conmutar ningún paquete. Con la
integración de estas aplicaciones de red, el controlador decidirá cómo se reenvía los
paquetes dentro de la red interna. Las aplicaciones utilizadas para esta simulación de la
red telemática bajo un esquema SDN son las siguientes:
4.5.1. DLUXAPPS
DLUX es la interfaz WEB de Opendaylight y permite la integración con diferentes

características de Karaf, por ejemplo, la visualización de los nodos, las estadísticas de la
red, la topología, permitir el uso de YANG, entre otros.
• Yang es un lenguaje de modelado de datos que se está adoptando rápidamente

para modelar Netconf, un protocolo de gestión de red estandarizado IETF, así
como para modelar otras interfaces de datos en OpenDaylight.
OPENDAYLIGHT (2017), proporciona una serie de características diferentes de Karaf

(figura 4.3), que puede habilitar y deshabilitar por separado:
• CORE: Es el marco de DLUX que proporciona las funcionalidades básicas, como

navegación, autenticación, etc.
64
• IU de YANG: La IU simple para la interacción con el controlador. Se basa en

modelos Yang y presenta un formulario para que los usuarios puedan leer o
escribir datos de una manera intuitiva.
• YANGMAN: Es la interfaz de usuario YANG avanzado.
• Visualizador YANG: Proporciona una visualización de los modelos YANG en
forma gráfica.
• Nodo: Muestra el inventario de los nodos.
• Topología: Muestra la topología OpenFlow de una manera sencilla.
Figura 4.3: Arquitectura del módulo DLUX.

Fuente: OPENDAYLIGHT (2017).
4.5.2. L2 SWITCH
El módulo L2 Switch provee las funcionalidades de conmutación en capa 2, está basada

en MD-SAL y permite el aprendizaje sobre cómo se debe reenviar un paquete. El
interruptor L2 es una función básica de interruptor de capa 2 dentro de ODL. Incluye
manejo específico de capa 2 y también proporciona varios servicios reutilizables. Según
OPENDAYLIGHT (2017), L2 Switch tiene la siguiente arquitectura:
• Packet Handler: Proporciona una infraestructura en el controlador ODL para

procesar los paquetes entrantes y reenviarlos según sea necesario.
• Loop Remover: Elimina bucles en la red.
• Arp Handler: Handles the decoded ARP packets
• Address Tracker: Aprende las direcciones (MAC e IP) del host de la red
• Host Tracker: Sigue las ubicaciones de los hosts de la red
• L2 Switch Main: Instala las tablas flujos en cada switch según el tráfico de la red
Los paquetes se decodifican, modifican y transmiten como parte de PacketHandler:
• Dirección MAC de host

65
• ID del switch conectado

• Número de puerto conectado
• VLAN, VNI (VXLAN),
• Etiqueta MPLS.
L2 Switch utiliza esta la información de PacketHandler para informar y usar los

siguientes servicios, las cuales se pueden observar en la figura 4.4.
• Topology Link Data Change Handler: Proporciona una ruta óptima entre los
hosts. utilizando el algoritmo Dijkstra, similar a los algoritmos de enrutamiento
IS-IS o OSFP. Path Communication Service aprovecha y modifica los datos de
topología, también puede funcionar con múltiples topologías.
• Flow Writer Service: Se encarga de programar en todos los swtich intermedios
con los flujos adecuados una vez que se ha calculado una ruta óptima entre dos
hosts. Realiza un seguimiento del mapeo, desde metaflujo a flujos individuales,
de manera que los flujos apropiados se pueden reprogramar cuando un puerto se
cae o un switch completo se apaga.
• STP Service: Permite el uso del protocolo Spanning Tree para que el
controlador ODL participar en el STP de la red. Se utiliza cuando SDN se
implementa en conjunto con otra red tradicional y se necesita que los switch
Openflow participen dentro del protocolo de STP de los switch tradicionales.
Figura 4.4: Arquitectura del módulo L2 SWITCH.

L2 Switch es un módulo de software que se ejecuta en el servidor Opendaylight y

comunica las acciones a través del protocolo Openflow hacia los switches del dominio
66
SDN. Cuando uno de los switch del dominio SDN recibe un paquete que no tiene
ninguna entrada que coincida en sus tables de flujos previamente instalados (origen,
destino MAC e IP, etc.), el switch encapsula todo el paquete en un mensaje OpenFlow
PACKET_IN y lo envía al controlador Opendaylight. Este paquete se desencapsula en
el controlador y se envía al módulo de L2 Switch para que encuentre a donde debe
reenviar el paquete y pueda actualizar las tablas de flujo del switch.
El módulo L2 Switch aprende las direcciones MAC de los hosts utilizando los mensajes
PACKET_IN del Openflow que recibe de los switches en el dominio SDN, de manera
similar a un switch tradicional. Según la documentación de OPENDAYLIGHT (2017),
el módulo L2 Switch realiza las siguientes acciones:
MAC Origen MAC Target Acción del módulo L2 Switch Comentarios

Aprende la MAC de origen: El
paquete broadcast es envía por
Desconocido Desconocido
todos los puertos menos por el
cual ingreso.
L2 SWITCH envía el paquete al
Aprende la MAC de origen: dispositivo donde se encuentra el
Desconocido Conocido Paquetes Unicast será enviado al host final. El punto de conexión se
destino. refiere al host que está unido
físicamente al puerto.
L2 SWITCH no necesita aprender la

MAC de origen ya que conoce. Sin
El paquete broadcast es envía
embargo, podría haber un caso en
Conocido Desconocido por todos los puertos menos por
el que un host se haya movido de
el cual ingreso.
un nodo a otro en la red, en ese
caso se actualizara la MAC.
L2 SWITCH busca la ruta más

corta entre el origen y el destino
Conocido Conocido
e instale las entradas de flujos en
todos los switch de esta ruta.
Tabla 4.3: Acciones de L2 SWITCH.

El siguiente diagrama de la figura 4.5, ilustra la comunicación entre los componentes

del módulo L2 Switch:
67
Figura 4.5: Comunicación entre los componentes de L2 SWITCH.

4.5.3. LINK AGGREGATION CONTROL PROTOCOL
Según OPENDAYLIGHT (2017), el módulo “Link Aggregation Control Protocol”

(LACP) es una implementación del protocolo de control de agregación de enlaces en la
forma de un módulo de servicio ML-SAL. Se utiliza para el descubrimiento automático
y la agregación de enlaces múltiples entre la red SDN (switches) y otros dispositivos
finales (switch o Router) habilitados para LACP.
Según la IEEE P802.3ad (2017), el protocolo LACP se lanzó inicialmente como la

especificación IEEE Ethernet 802.3ad, pero luego se añadieron más características para
su uso en bridge y administrar grupos, como se ve en la especificación 802.1AX.
Los módulos LACP dentro de OpenDaylight reciben y procesan paquetes de control

LACP a través del servicio de procesamiento de paquetes SAL. También envían
paquetes de control LACP a través de todos los puertos activos del switch utilizando el
servicio de procesamiento de paquetes SAL; esto se hace a intervalos regulares, en
función de la configuración del temporizador asociado. Como este módulo está
diseñado para agregar solo enlaces externos (fuera del dominio SDN), ignora los
68
paquetes LACP recibidos a través de enlaces internos (dentro de la red SDN). El módulo
LACP utiliza el servicio SAL-FLOW para crear LAG dentro del switch siguiendo el
diagrama de la figura 4.6.
Figura 4.6: Diagrama de los componentes del módulo LACP.

4.5.4. NETCONF: PROTOCOLO SOUTHBOUND
Opendaylight permite el uso del protocolo NETCONF como un protocolo southbound.

NETCONF. Según la RFC 6241 propuesta por ENNS ed al. (2011), NETCONF provee
los mecanismos para instalar, manipular y eliminar las configuraciones de los dispositivos
de red. NETCONF utiliza el lenguaje “Extensible Markup Language” (XML) para
realizar el envió de la información de configuración a los dispositivos finales. Además,
existen APIs que permiten administrar los mensajes NETCONF de una manera sencilla,
como al API Postman, utilizado para ambientes de desarrollo.
NETCONF permite interactuar con el controlador Opendaylight además de utilizarlo

para comunicarse con los dispositivos físicos de red. Según la RFC 6241 escrita por
ENNS ed al. (2011), el protocolo NETCONF define las siguientes operaciones.
69
OPERACIÓN DESCRIPCIÓN
get Provee la actual configuración e información del dispositivo.
Provee toda o parte de la configuración de la base de datos

get-config
del dispositivo
Edita la configuración de la base de datos creando,

edit-config
eliminando o reemplazando contenido.
copy-config Copia la configuración a la base de datos del dispositivo.

close-session Solicita la finalización de la sesión NETCONF
kill-session Fuerza a finalizar la sesión NETCONF.
Tabla 4.4: Acciones de NETCONF.

Fuente: ENNS ed al. (2011)
4.5.5. VIRTUAL TENNAT NETWORK (VTN)
El módulo VTN proporciona soporte de virtualización de red para redes virtuales

multiusuario en el controlador Opendaylight.
Figura 4.7: Arquitectura del módulo VTP.

Según OPENDAYLIGHT (2017), VTN permite crear instancias virtuales donde cada
instancia puede tener su propia estructura, tales como router virtuales, switch virtual,
70
etc. La aplicación principal para VTN son las plataformas privadas de orquestación de
nubes, como OpenStack o VMware vSphere.
VTN proporciona una abstracción lógica completa para el usuario. Cuando se crean
múltiples redes y enrutadores virtuales en una instancia, VTN se ocupa de todas las
comunicaciones subyacentes. Además, admite la separación completamente el plano
lógico de los planos físicos y de datos, permitiendo crear un diseño e implementar
cualquier red deseada sin tener en cuenta la topología de la red física o las restricciones
de ancho de banda.
4.6.DIAGRAMA DEL ENTORNO DE SIMULACIÓN
El diagrama el entorno de simulación en GNS3 se presenta en la figura 4.8.
Figura 4.8: Diagrama del entorno de simulación en GNS3.

Se utilizó el software GNS3 para simular una red externa y proveer conectividad entre el
controlador Opendaylight, la máquina virtual Mininet y otra red externa detrás de un
dispositivo Router tradicional. Se utilizaron las siguientes direcciones IP (ver Tabla 4.5):
VM IP MASCARA GATEWAY
OPENDAYLIGHT 192.168.122.11 255.255.255.0
MININET 192.168.122.20 255.255.255.0
ROUTER 192.168.122.250 255.255.255.0
HOST DE LA RED EXTERNA 190.50.20.2 255.255.255.0 190.50.20.1
Tabla 4.5: Direcciones IP de los hosts.

La máquina virtual que contiene el controlador Opendaylight se comunicara con la
topología SDN a través de la máquina virtual que contiene a Mininet. Adicionalmente, el
71
controlador SDN se comunicará a través del protocolo BGP con el Router tradicional SO
VyOS para intercambiar información con redes externas tradicionales.
Opendaylight orquestará los distintos módulos mencionados anteriormente e instalará las

tablas de flujos a los switches SDN instalados dentro de Mininet. El appliance Cloud1
nos permitirá interactuar con la red del entorno de simulación y el appliance NAT
proveerá de acceso a internet al entorno de simulación.
4.7.TOPOLOGÍA SIMULADA BASADA EN LA RED

TELEMÁTICA
La topología simulada sigue la infraestructura de la Red Telemática y Campus de la

UNMSM, el cual está constituido por los siguientes submódulos (ver figura 4.9):
• Compus Core
• Switches de distribución y agregación
• Acceso
• Grande de servidores/Data Center
La capa de Campus Core proporcionara una red conmutada de alta velocidad entre los
accesos a los servidores y redes externas, los dispositivos deberán brindar conectividad
redundante y de convergencia rápida. La capa de distribución del campus universitario
agrega todos los switches de acceso, en esta capa se puede implementar QoS, redundancia
y balanceo de carga. Los switches de acceso del campus universitario proporcionan
acceso a los usuarios finales.
La granja de servidores o Data Center proporciona acceso de alta velocidad y alta

disponibilidad (redundancia) a los servidores, tales como, servidores de datos, servidores
web, servidores de aplicaciones, servidores de correo electrónico, etc.
Figura 4.9: Módulos de la Red Campus.

Fuente: BRUNO, JORDAN (2017).
La topología mostrada en la figura 4.9 será simulada con switches Openvswitch versión
2.1 dentro de Mininet a través de un script en lenguaje de programación escrito en Python.
72
La topología contiene hosts conectados a cada switch de acceso para realizar pruebas de
conectividad y conexiones a los distintos hosts de la red.
Figura 4.10: Topología de la red SDN a simular.

Fuente: Elaboración Propia
73
CAPITULO V
PRUEBAS DE LA TOPOLOGÍA SIMULADA Y RESULTADOS
5.1. VISUALIZACIÓN DE LA TOPOLOGÍA EN

OPENDAYLIGHT
La topología propuesta se simulo en Mininet conectando los Switch OpenvSwitch v2.1

al controlador Opendaylight obteniendo la visualización por parte de la UI de la red y el
reconocimiento de todos los dispositivos de la red de manera automática, el script
utilizado se encuentra en el Anexo 1. La visualización de la topología de la red se observa
en la figura 5.1:
Figura 5.1: Topología de la red SDN en el módulo DLUX.

La topología de red mostrada en el módulo DLUX de Opendaylight muestra toda la

arquitectura de la red simulada y los hosts conectados en cada switch, con lo cual provee
de la información de la totalidad de la red de manera práctica y sencilla. Sin embargo,
con el APP de OpenFlow Management (OFM), permite tener una mejor visualización de
la red, como se muestra en la figura 5.2:
74
Figura 5.2: Topología de la red SDN en el AP OFM.

Según MEDVED ed al. (2014), OpenFlow Manager (OFM) es una aplicación

desarrollada para ejecutarse sobre Opendaylight para visualizar topologías Openflow,
programar rutas Openflow en los dispositivos y recopilar estadísticas de Openflow.
Utiliza protocolos Northbound para presentar la abstracción de la red usando REST APIs.
Las funciones secundarias de OFM, tal como se observan en la figura 5.2, son las
siguientes:
• Basic View: Muestra nuestra topología SDN de los dispositivos que tienen
habilitados el protocolo Openflow y se encuentran conectados al controlador,
además nos permite visualizar los hosts conectados a estos dispositivos.
• Flow Management: Nos permite visualizar los flujos actuales de cada dispositivo
con Openflow de la red, además de modificar, agregar o eliminar los flujos de los
dispositivos.
• Statistics: Proporciona información estadística de los flujos configurados en los
dispositivos, así como los puertos habilitados para Openflow.
• Hosts: Brinda información resumida de los dispositivos host habilitados para
OpenFlow que administra OFM.
El APP OFM nos permitió visualizar la topología de forma más ordenada y provee de la
administración total de la red desde un único punto de control ya que muestra la totalidad
de los dispositivos Openflow conectados y se pudo comprobar que el controlador
descubrió correctamente la topología.
Según lo comentado por MEDVED ed al. (2014), uno de los objetivos clave de la
arquitectura SDN en general, y habilitado en código abierto por Opendaylight, es la
75
abstracción de red, por lo tanto, simplifica las operaciones de red. En lugar de la

administración y configuración por dispositivo, proporciona una interfaz de usuario de
navegación web que los administradores de la red utilizaran para administrar la totalidad
de la red a través de OpenFlow. Por tanto, el controlador SDN es el punto de control
principal dentro de la red y es similar a un chasis muy escalable en el que no existe
ninguna limitación en el número de ranuras físicas. La tabla 5.1 compara el controlador
SDN y un dispositivo de una red tradicional:
CONTROLADOR SDN DISPOSITIVO DE RED TRADICIONAL

Soporta cualquier tipo de hardware que Permite la comunicación entre dispositivos a
tenga habilitado Openflow. través de protocolos estándar o propietario.
Puede escalar, cantidad ilimitada de Puede escalar, sin embargo, la administración

switches de acuerdo con la capacidad de y configuración de los dispositivos se vuelve
hardware del controlador. compleja.
Admite alta redundancia por varios Admite redundancia dual o standy a través de
controladores en un clúster protocolos como VRRP o propietarios.
Se comunica con los dispositivos SDN a Se comunica con otros routers e switches a
través de protocolos southbound como través de protocolos estándar como BGP,
Openflow, NETCONF y BGP PCEP. Y OSPF o API, o propietarios limitando la
se comunica con switches router y compatibilidad.
dispositivos tradicionales fuera de SDN
a través de protocolos northbound como
BGP, OSPF y API directas.
Tabla 5.1: Tabla comparativa entre un controlador SDN y un dispositivo de red
tradicional.
5.2. PRUEBAS DE CONECTIVIDAD
Mininet ofrece la posibilidad de manipular los hosts para realizar pruebas dentro de la red
SDN simulada, permite ejecutar comandos tales como pin, pingall, iperf, entre otros, para
realizar pruebas y analizar el comportamiento de la comunicación entre los distintos
terminales y la ruta que siguen.
• Ping: Permite emitir paquetes ICMP entre el origen y destino con el fin de
comprobar la conexión correcta de la red y comprobar la correcta conmutación de
tramas de los dispositivos y del módulo L2-Switch del controlador.
• Ping all: Esta prueba permite realizar ping desde un terminal hacia todos los de
la red, de esta forma se identifica a conexión total en la red y su visualización de
todos los terminales.
• Iperf: Es una herramienta multiplataforma que puede producir mediciones de

rendimiento estandarizadas para cualquier red. Iperf tiene funcionalidad de cliente
76
y servidor, puede crear flujos de datos para medir el rendimiento entre los dos
extremos en una o ambas direcciones.
5.2.1. PRUEBAS ICMP Y FLUJOS OPENFLOW
Para el análisis de la topología SDN se tomaron los tiempos de respuesta de cada host
hacia los host servidores. En esta prueba, las IPs y MACs de los hosts fueron los
presentados en la tabla 5.2.
NOMBRE DEL
IP/MASK MAC
HOST (NODO)
h1 10.0.0.1/8 00:00:00:00:00:01
h2 10.0.0.2/8 00:00:00:00:00:02
h3 10.0.0.3/8 00:00:00:00:00:03
h4 10.0.0.4/8 00:00:00:00:00:04
h5 10.0.0.5/8 00:00:00:00:00:05
h6 10.0.0.6/8 00:00:00:00:00:06
h7 10.0.0.7/8 00:00:00:00:00:07
h8 10.0.0.8/8 00:00:00:00:00:08
h9 10.0.0.9/8 00:00:00:00:00:09
h10 (Sede Central) 10.0.0.10/8 00:00:00:00:00:0A
h11 (Servidor) 10.0.0.11/8 00:00:00:00:00:0B
h12 (Servidor) 10.0.0.12/8 00:00:00:00:00:0C
h13 (Servidor) 10.0.0.13/8 00:00:00:00:00:0D
Tabla 5.2: Direcciones IP y MAC de los hosts simulados.

Figura 5.3: Pruebas de Ping-All exitosas.

Las pruebas de conectividad se realizaron mediante el comando ping, los resultados

fueron los siguientes (ver figura 5.4):
77
Figura 5.4: Pruebas de ICMP de los hosts 1,2,3 y 4 hacia los servidores.
La prueba de conectividad ICMP se replicaron en todos los hosts de la topología y se

recopilo la información en las tablas 5.3; 5.4 y 5.5 para los tiempos de respuesta hacia los
servidores h11, h12 y h13 respectivamente:
78
TIEMPO DE RESPUESTA ICMP HACIA EL

Nombre del
HOST h11 (mseg)
Host (Nodo)
1ra 2da 3ra 4ta 5ta
h1 4.62 0.527 0.245 0.252 0.425
h2 2.34 0.254 0.337 0.752 0.675
h3 1.85 0.239 0.423 0.248 0.253
h4 5.79 0.348 0.458 0.582 0.752
h5 3.24 0.625 0.255 0.325 0.485
h6 2.43 0.52 0.654 0.851 0.425
h7 4.41 0.582 0.808 0.678 0.685
h8 2.51 0.342 0.249 0.485 0.145
h9 3.72 0.475 0.385 0.245 1.01
h10 6.34 0.312 0.256 0.981 0.125
PROMEDIO 3.725 0.4224 0.407 0.5399 0.498
Tabla 5.3: Tiempo de respuesta (mseg) hacia el host h11.


Nombre del HOST h12 (mseg)
Host (Nodo)
1ra 2da 3ra 4ta 5ta
h1 6.25 0.453 0.569 0.747 0.227
h2 3.24 0.375 0.466 0.214 0.679
h3 2.25 0.211 0.678 0.588 0.763
h4 2.48 0.217 0.523 0.545 0.223
h5 3.12 0.385 0.652 0.611 0.539
h6 1.05 0.436 0.486 0.148 0.168
h7 2.71 0.478 0.469 0.105 0.643
h8 3.94 0.493 0.851 0.209 0.551
h9 1.07 0.598 0.125 0.094 0.244
h10 4.73 0.725 0.149 0.248 0.781
PROMEDIO 3.084 0.4371 0.4968 0.3509 0.4818

79

Nombre del
HOST h13 (mseg)
Host (Nodo)
1ra 2da 3ra 4ta 5ta
h1 2.78 0.505 0.199 0.301 0.154
h2 2.411 0.378 0.233 0.555 0.521
h3 2.832 0.481 0.269 0.231 0.29
h4 1.714 0.345 0.104 0.64 0.395
h5 2.331 0.781 0.519 0.56 0.264
h6 1.781 0.284 0.639 0.617 0.198
h7 3.712 0.158 0.278 0.502 0.406
h8 1.791 0.539 0.438 0.488 0.367
h9 0.851 0.254 0.471 0.547 0.646
h10 0.912 0.871 0.19 0.498 0.151
PROMEDIO 2.1115 0.4596 0.334 0.4939 0.3392

Según lo observado en las tablas 5.3; 5.4 y 5.5, el primer paquete enviado tiene un tiempo
de respuesta más elevado comparado con los subsiguientes paquetes enviados (mayor a
1ms) en todos los casos. El primer paquete enviado tiene un tiempo de respuesta mayor a
1ms porque el Switch Openflow aún no tiene las tablas de flujos necesarias para conmutar
el paquete.
El primer paquete enviado por el host es un mensaje ARP que es encapsulado por el
switch de acceso y enviado al controlador Openflow a través de un mensaje “Packet_in”.
El paquete ARP solo se propaga hasta el switch de acceso.
El controlador Opendaylight recibe el paquete y utiliza el módulo L2-Switch para

procesar la solicitud. El controlador envía un mensaje “Packet_out” para enviar un
mensaje broadcast por todos los puertos del switch menos por el puerto por el cual recibió
el paquete. La respuesta ARP se reenvía al host origen, que fue el ARP principal
consultado.
Con la información de la trama completa, el host origen envía los paquetes ICMP con las
direcciones de capa 3 y capa 2 del destino. El switch Openflow encapsulara nuevamente
este paquete para enviarlo al controlador Openflow a través del mensaje “Packet_In”. El
controlador Opendaylight recibe el paquete y realiza la búsqueda en la base de datos
“Address_Tracker” (figura 5.4) del módulo L2-Switch para ubicar al host destino dentro
de la topología. Una vez que el switch Openflow recibe el mensaje “Packet_Out”,
desencapsula el paquete original y lo procesa, renviándolo hacia el destino. De este modo,
las tablas de flujo quedan instalas en el switch Openflow y los siguientes paquetes ICMP
enviados tienen un tiempo de respuesta menor a un 1ms.
El módulo L2-Switch actualizara las tablas de flujos de acuerdo los eventos de la red, por
ejemplo, ante la caída de un enlace o de un puerto o la inclusión de un nuevo host en la
80
red. Ver el Anexo 2 para ver las tablas de flujo del Switch 22 en el controlador
Opendaylight.
Figura 5.5: Base de datos “Address-tracker” del módulo L2-Switch.

Figura 5.6: Entradas de flujo en el controlador SDN y switch SDN.

81
Se pudo comprobar que el controlador Opendaylight instalo correctamente las entradas

de flujos en los switch Openflow de forma automática y sin intervención a nivel local del
dispositivo de red.
5.2.2. PRUEBAS ICMP ENTRE SUB-REDES
En esta prueba se realizó el cambio de las direcciones IP del host “h1” y del host red
telemática “h12” a la subred 192.168.1.0/24 con las direcciones IP de la tabla 5.6, y se
realizaron las pruebas de conectividad con el host4 de la subred 10.0.0.0/8 mediante el
comando ping.
Nombre del Host

IP MAC
(Nodo)
h1 192.168.1.10/24 00:00:00:00:00:01
h4 10.0.0.4/8 00:00:00:00:00:04
h12 (Red Telemática) 192.168.1.120/24 00:00:00:00:00:0C
Tabla 5.6: Direcciones IPs y MACs de los host h1, h4 y h12
El módulo L2-Switch instalo las entradas de flujos necesarios para la comunicación entre
los hosts y se comprobó que la conectividad es posible (ver figura 5.7) y sin perdidas de
paquetes.
Figura 5.7: Conectividad entre host de distintas sub-redes.

82
5.2.3. PRUEBAS DE TRAFICO TCP (BW) Y UDP (JITTER)
Se realizaron pruebas de tráfico TCP y UDP entre un host y el servidor para medir el
rendimiento en términos de ancho de banda y jitter. Se utilizó la herramienta IPERF,
utilizada ampliamente para medir y ajustar el rendimiento de una red, puede crear flujos
de datos para medir el rendimiento entre un host y un servidor en forma unidireccional o
bidireccional. Los resultados típicamente contienen el ancho de banda utilizado, la
transferencia de datos, el tiempo utilizado, el jitter, entre otros valores dependiendo de la
prueba ejecutada.
5.2.3.1. TRAFICO TCP (BW)
Se realizaron las pruebas IPERF utilizando el protocolo TCP de capa 4 del modelo OSI,
con un tamaño de ventana de 85.3 Kbyte. Se configuro el host “h12” como servidor
utilizando el puerto TCP8080, y el host “h1” y “h10” como clientes para enviar datos al
puerto TCP8080 por 20 segundos. Los resultados fueron los mostrados en las figuras 5.8
y 5.9.
Figura 5.8: Pruebas IPERF TCP host cliente “h1” host red telemática “h12”.
Figura 5.9: Pruebas IPERF TCP host cliente “h1” host red telemática “h12”.
83
Se graficaron los resultados utilizando Gnuplot, los resultados fueron los siguientes:
Figura 5.10: Grafica de BW entre “h1” y “h12”.

Figura 5.11: Grafica de BW entre “h10” y “h12”.

84
De las figuras 5.10 y 5.11 se pueden observar que, entre los hosts “h1” y “h10” (red
campus) y el servidor “h12” (Red Telemática), se tienen un BW promedio entre 160 Mbps
y 200 Mbps, por lo cual se puede manifestar que la red SDN simulada puede manejar
tráfico TCP a un BW de 160 Mbps aproximadamente como mínimo. El protocolo de
transmisión TCP es usado por varios servicios de red básicos, tales como, web, correo,
ftp, etc.
5.2.3.2. TRAFICO UDP (JITTER)
Se realizaron las pruebas IPERF utilizando el protocolo UDP de capa 4 del modelo OSI,
con un tamaño de buffer de 208 KBytes. Se configuro el host “h12” como servidor
utilizando el puerto UDP8081, y el host “h1” y “h10” como clientes para enviar datos al
puerto UDP8081 por 20 segundos.
Figura 5.12: Pruebas IPERF UDP host cliente “h1” host “h12”.
85
Los resultados de la simulación, utilizando Gnuplot, son los que se muestran en las
Figuras 5.14 y 5.15.
86
En estas figuras 5.14 y 5.15 se puede observar que, entre los hosts “h1” y “h10” (red
campus) y el servidor “h12” (Red Telemática), se tienen un BW promedio entre 160 Mbps
y 200 Mbps, por lo cual se puede manifestar que la red SDN simulada puede manejar
tráfico UDP con un jitter menor a 0.065 msec. El protocolo de transmisión UDP es usado
para las transmisiones de voz sobre IP (VoIP), entre otros.
5.2.3.3. TRAFICO WEB
Se configuro un servidor WEB en el servidor “h12” y se realizaron conexiones HTTP

desde los hosts de la Red Campus. La respuesta HTTP desde el host “h5” fue correcta
(ver figura 5.16).
Figura 5.16: Conexión HTTP del host “h5” al servidor “h12”.

Figura 5.17: Hand-shake y flujo de la conexión HTTP visualizado en Wireshark.

87
De acuerdo con la figura 5.17, la conexión HTTP sobre la red SDN se realizó sin
inconvenientes.
5.3. CONECTIVIDAD CON REDES TRADICIONALES – BGP

PCEP
Se implementó el protocolo de enrutamiento BGP con el soporte del módulo BGP-PCEP

instalado en el controlador Opendaylight. El protocolo BGP implementado incluye
mensajes y los atributos de las RFC4271, RFC4760, RFC1997 y RFC4360.
En la figura 5.18 muestra el diagrama entre los módulos BGP en Opendaylight, La
implementación de BGP dentro del controlador Opendaylight consiste en múltiples
módulos y características que se comunican entre sí para proporcionar la compatibilidad
con el protocolo de enrutamiento.
Figura 5.18: Módulos y características de BGP-PCEP.

El protocolo BGP intercambia prefijos de red (rutas) entre pares BGP. Opendaylight
almacena la información de los prefijos de red en la “Routing Information Base” (RIB) y
la visualización general de la topología de la red. Según las políticas configuradas,
selecciona las rutas potenciales dentro de la RIB.
Para las pruebas, se simulo un Router tradicional con el sistema operativo VyOS v1.1.8.
Según VYOS (2018), VyOS es un sistema operativo de red de código abierto, basado en
GNU / Linux siendo muy similar a los Reuters tradicionales de hardware, focalizado en
un buen soporte para características avanzadas de enrutamiento como protocolos de
enrutamiento dinámico e interfaz de línea de comandos (CLI).
88
La topología implementada se muestra en la figura 5.19:
Peer BGP
AS 65100
RED: 190.50.20.0/24
192.168.122.11/24
192.168.122.250/24
OPEN
190.50.20.1/24 OPEN Controlador
UPDATE OPENDAYLIGHT
UPDATE IP:192.168.122.11/
24
KEEPALIVE
KEEPALIVE
RED TRADICIONAL RED TELEMÁTICA
Host EXTERNA SDN
Figura 5.19: Topología de simulación SDN.

La configuración realizada del módulo BGP-PCEP se encuentra en el Anexo 3, se utilizó

el número de sistema autónomo AS 65100 para el intercambio de prefijos de red y se
configuro los peer BGP en el controlador y en el Router VyOS. VyOS envió el prefijo de
red 190.50.20.0/24 al controlador Opendaylight, el prefijo de red se visualizó en la tabla
RIB del controlador (ver figura 5.20).
Figura 5.20: BGP Tabla local RIB en Opendaylight.

El peer BGP del VyOS - 192.168.122.250/24 se instaló en el módulo BGP-PCEP, se

visualizó su correcto funcionamiento en el controlador (ver figura 5.21).
89
Figura 5.21: Peer BGP activo en Opendaylight.

Se comprobó que el Router VyOS estableció una correcta sesión BGP, el Router VyOS
envió los prefijos de red 192.168.50.20/24 y recibió el prefijo de red 10.0.0.11/32 del
controlador Opendaylight a través de mensajes Update (ver figura 5.22).
Figura 5.22: Router VyOS, sesión BGP por CLI.

La implantación de BGP permitió a la red SDN comunicarse con dispositivos de red

tradicionales, como routers. El controlador Opendaylight permitió la administración y
gestión de protocolos de enrutamiento tradicionales para interconectar el dominio SDN
con los dominios de red tradicionales, las rutas de red intercambiadas a través del
protocolo BGP se pueden administrar desde el mismo controlador sin intervención de
otro dispositivo de red.
90
5.4. INDICADORES DE LA MEJORA DE LA GESTIÓN
La red telemática comprende una gran cantidad de switches, routers, firewalls y

numerosos tipos de características con diferentes eventos que ocurren simultáneamente.
El administrador de red es responsable de configurar la red para hacer cumplir varias
políticas de alto nivel y responder a la amplia gama de eventos de red (por ejemplo,
cambios de tráfico, intrusiones, calidad de servicio) que pueden ocurrir.
La configuración de una red con arquitectura tradicional es compleja porque la
implementación de estas políticas de alto nivel requiere que se especifiquen en términos
de configuración distribuida de bajo nivel. Las redes tradicionales ofrecen un limitado
rango de mecanismos para responder automáticamente a la amplia gama de eventos que
pueden ocurrir dificultando la gestión de los dispositivos. Los administradores deben
implementar políticas y tareas complejas cada vez más sofisticadas con un conjunto
limitado y altamente restringido de comandos de configuración de dispositivos de bajo
nivel en un entorno de interfaz de línea de comandos (CLI). Sin embargo, en muchos
casos el estado de la red cambia continuamente y los administradores de red deben ajustar
manualmente la configuración de la red en respuesta a las condiciones cambiantes de la
red. Debido a esta limitación, los administradores de red utilizan herramientas externas o
incluso crean scripts ad hoc para reconfigurar dinámicamente los dispositivos de red
cuando ocurren eventos. Según HYOJOON, NICK (2013), los cambios de
configuración son frecuentes y difíciles de manejar, lo que lleva a configuraciones
erróneas.
Para nuestra comparación, se realizó una simulación de la red telemática con una
arquitectura de red tradicional en el simulador GNS3 usando switches del proveedor
Cisco. Los equipos usados fueron los siguientes:
NOMBRE PROVEEDOR VERSIÓN DE IOS

Cisco NX-OS CISCO v 7.3.0
Cisco L2 IOSv CISCO v 15.6(1)T
Tabla 5.7: Versión de switch utilizados para la simulación.
Se habilitaron las siguientes características básicas para la conectividad y seguridad entre

los dispositivos de red:
• Switchport
• 802.1q trunk, 802.1q vlans
• Spanning Tree
• Port-Channel
• Port-ACLs
• DHCP Snooping
• IP device tracking
• Layer-3 forwarding
91
• Routing protocol support

• Inter-vlan routin
Figura 5.23: Simulación de la red telemática con una arquitectura de red tradicional.
Luego de las configuraciones se verifico la conectividad entre los hosts con éxito, así
como la administración de cada dispositivo de red
Figura 5.24: Pruebas de conectividad de la simulación de la red tradicional.

92
5.4.1. TIEMPOS DE IMPLEMENTACIÓN POR DISPOSITIVO
A continuación, se describe los tiempos de implementación aproximadas en las

simulaciones presentadas:
- Simulación de la red de arquitectura tradicional
El tiempo de implementación de cada equipo se llevó a cabo en 5 a 7 minutos para una
configuración básica, sin embargo, si se realiza alguna configuración más avanzada como
mapeo por listas de acceso, protocolos de enrutamiento, etc., la configuración tomaría
más tiempo complicando la gestión de cada equipo.
- Simulación de la red de arquitectura SDN
En la red SDN simulada, los switches Openflow fueron configurados con la IP del
controlador y obtuvieron sus tablas de flujos desde el controlador por el módulo L2-
SWITCH. Según las pruebas, las tablas de flujo se instalaron en aproximadamente 5 mseg
para proveer la conectividad a los hosts.
ARQUITECTURA DE TIEMPO DE IMPLEMENTACIÓN POR

RED DISPOSITIVO
TRADICIONAL 5 - 7 minutos aprox.
SDN 5 mseg aprox.
Tabla 5.8: Tiempo de implementación por dispositivo.
Según la tabla 5.8, debido a que el plano de control de los dispositivos se encuentra
unificado, los tiempos de implementación de un dispositivo SDN es menor que el tiempo
de implementación de un dispositivo de red tradicional. La reducción del tiempo mejora
la gestión de la red automatizando las tareas de implementación de nuevos dispositivos a
la red.
5.4.2. TIEMPOS DE DESPLIEGUE DE CONFIGURACIÓN
A continuación, se describe los tiempos aproximados de configuración de nuevas

políticas de red en las simulaciones presentadas:
- Simulación de la red de arquitectura tradicional
En la red tradicional simulada se realizó el despliegue de configuración del protocolo
BGP, listas de acceso para bloqueo de puertos específicos y una nueva VLAN en los
dispositivos de la red. La configuración fue realizada mediante línea de comandos (CLI)
de cada dispositivo de red tomando un tiempo aproximado de 5 minutos por dispositivo.
Sin embargo, la implementación de una política de red compleja y reactiva con
herramientas estáticas como las reglas de un firewall requiere que los administradores de
red configuren de forma independiente múltiples componentes diferentes, incluidos los
93
swtiches, los servidores de administración y numerosos scripts ad hoc aumentando el

riesgo a estar propenso a errores y dificultando la gestión de la red.
- Simulación de la red de arquitectura SDN
El despliegue de nuevas características en la red como habilitación de protocolo BGP,
despliegue de una nueva VLAN o bloqueo de puertos específicos; se realizaron desde el
controlador SDN instalando nuevas tablas de flujos en los switches de forma intuitiva con
la interfaz AP OFM. El tiempo aproximado fue de 50 mseg por swtich SDN.
SDN simplifica significativamente el despliegue de estos tipos de políticas. SDN permitió
implementar este tipo de políticas de red reactiva sin configuraciones complejas de red
de bajo nivel que las redes tradicionales requerirían.
ARQUITECTURA DE TIEMPO DE IMPLEMENTACIÓN POR

RED DISPOSITIVO
TRADICIONAL 5 minutos aprox.
SDN 50 mseg aprox.
Tabla 5.9: Tiempo de despliegue de configuración.
Según la tabla 5.9, SDN facilito la creación y administración de tareas de automatización

y despliegue de nuevas configuraciones, añadiendo que uno de los beneficios de SDN la
visibilidad de la red desde una ubicación centralizada
94
CAPITULO VI
PRESUPUESTO BÁSICO ESTIMADO PARA IMPLANTACIÓN DE

UNA RED SDN
6.1. DISPOSITIVOS DE COMUNICACIÓN COMPATIBLES CON

OPENFLOW
Un switch OpenFlow puede ser software o dispositivo de hardware que reenvía paquetes
en un entorno de redes definidas por software (SDN). Los switches OpenFlow están
basados en el protocolo OpenFlow o son compatibles con OpenFlow.
No se requieren switch SDN especiales para implementar redes definidas por software,
se recomienda usar switches híbridos. Esto significa que la nueva red debe diseñarse para
admitir protocolos SDN en entornos de swithces físicos y virtuales, y ser compatible con
las redes tradicionales.
Una red híbrida ofrece la ventaja de una migración gradual desde su arquitectura de red
actual hacia una red defina por software pura. La red hibrida ofrece la capacidad de
aprovechar la red telemática existente de Layer 2 y Layer 3 sin tener que reemplazar la
red. La red hibrida busca obtener los beneficios de SDN, que incluyen mejor
aprovisionamiento, flexibilidad de red, calidad de servicio (QoS) y programabilidad
durante la migración de SDN.
La mayoría de los proveedores de SDN tienen arquitecturas y productos que admiten una
migración gradual de las redes tradicionales a SDN, que incluyen Cisco, HP, IBM,
Juniper, Brocade, Avaya, VMware, Big Switch, ADARA Networks, Embrane, Pertino,
Pluribus Networks, Vello Systems, entre otros.
Según la ONF (2018), los dispositivos aprobados para operar en una red SDN son los
siguientes:
Fecha de aprobación Nombre del Fabricante Nombre del Producto Versión del firmware
AT-XS900MX
2018-05 Allied Telesis, Inc. 10 Gigabit Layer 3 AlliedWare Plus v5
stackable switches
V6848XG
DASAN Network
2018-04 48 ports 10GL3 2.14 0050
Solutions Inc.
Switch
K2632SI
n2os-0.03.02-onie-
2018-04 KTNF Inc. System with 36 ports installer-fm10k-
10GbE Switch and 20180315
Intel Xeon Server
95
AT-x310
2018-03 Allied Telesis, Inc. Layer 3 stackable AlliedWare Plus v5
Access Switches with
1G Uplinks
AT-x230
2018-03 Allied Telesis, Inc. Layer 3 Gigabit Edge AlliedWare Plus v5
switches with 1G SFP
uplinks
AT-SBx908 GEN2
High Capacity
2018-03 Allied Telesis, Inc. Stackable Layer3+ AlliedWare Plus v5
Modular Switch with
10G/40G/100G XEMs
AT-x550
2018-02 Allied Telesis, Inc. 10 Gigabit Layer 3 AlliedWare Plus v5
Stackable Switches
with 40G Uplinks
AT-x510
2018-01 Allied Telesis, Inc. Gigabit Layer 3 AlliedWare Plus v5
Stackable Switches
with 1/10G Uplinks
NetVOF-48X
(cl.ver1)2.5.0-199c587-
2018-01 Netvision Telecom Inc. OpenFlow Switch of 201501081931-build
Netvision Telecom
AT-x930
Advanced Gigabit
2017-12 Allied Telesis, Inc. Layer 3 Stackable AlliedWare Plus v5
Switches with 10G
and 40G Uplinks
RG-N18012
Ruijie Newton 18000
Switch Series leads
Ruijie Networks Co., the industry in
2017-12 supporting cloud RGOS 11.0
Ltd
data center with a
broad spectrum of
specialized campus
network features.
RG-S8612E
Ruijie RG-S8600E
Switch Series is
industry leads the
Ruijie Networks Co., industry in
2017-12 RGOS 11.0
Ltd supporting cloud
data center with a
broad spectrum of
specialized campus
network features.
96
Maipu Communication SDN Router

NSR self-controllable
router uses the
2017-10 domestic multi-core H011
Technology Co., Ltd. processor and
supports IPv4, IPv6,
MPLS and other
network protocol.
Maipu Communication SDN Switch
2017-10 MyPower S12800 20
Technology Co., Ltd.
series switch
Maipu Communication SDN Switch
MyPower S5820
2017-10 series new- 10
Technology Co., Ltd. generation data
center-class access
switch
Maipu Communication SDN Router
2017-10 MP2900X supports H011
Technology Co., Ltd. the 4G access of the
4-way GSM fully
Nanjing Balance BLC-A40-S600
2017-09 Network Technology BLC-A40-S600 SDN P050R006
Co., Ltd Switch
DASAN Network V6748XG
OpenFlow enabled
Solutions Inc. 48 ports 1G/10G L3
2017-09 2.14 0050
Switch
DPX19000-A6 Core
Technologies Co., Ltd.
Switch
HUAWEI S5720-12TP-LI-AC
L2 Ethernet Switch
with 8 Ethernet
2016-12 10/100/1000 Base - V2R10C00
Technologies Co., Ltd. T,2 GE SFP and 2
dual-purpose
10/100/1000Base-T
or SFP
HUAWEI S628X-E
L2 Ethernet Switch
2016-12 with 24 Ethernet V2R10C00
10/100/1000 Base-T,
4 10GE SFP+
Hangzhou H3C H3C S6820-4C
2016-12 142
Technologies Co., Ltd. L3 Ethernet Switch
2016-12 Hangzhou H3C H3C S5560X-54C-EI ESS 1100
97
L3 Ethernet Switch
with 48
Technologies Co., Ltd. 10/100/1000BASE-T,
4 SFP Plus Ports and
1 sub-slot
Hangzhou H3C S9810
2016-12 DataCenter Cloud CMW710
High Density Switch
Hangzhou H3C S12508X-AF
2016-12 DataCenter Cloud CMW710
High Density Switch
Hangzhou H3C SR8808-X
2016-12 H3C SR8808-X Core CMW710
Router
RG-S2910-24GT4SFP-
UP-H, RG-S2910-
24GT4XS-E, RG-
Ruijie Networks S2910-48GT4XS-E,
RG-S2910C-24GT2XS-
HP-E, RG-S2910C-
48GT2XS-HP-E
Ruijie RG-S2910
2016-12 RGOS 11.4
Switch Series is a
collection of next-
gen Gigabit switches
Co., Ltd. architected for
superior security,
high performance
and outstanding
energy efficiency.
RG-S5750C-28GT4XS-
H, RG-S5750C-
Ruijie Networks
28SFP4XS-H, RG-
S5750C-48GT4XS-H
Ruijie RG-S5750-H
Switch Series is a
2016-12 RGOS 11.4
collection of next-
gen multiservice
Co., Ltd.
switches, offering
remarkable
performance and
enhanced security.
Hangzhou H3C S10508
2016-06 H3C S10508 Core CMW710
Switch
Hangzhou H3C S10508
2016-06 H3C S7560E Core CMW710
Switch
98
RG-S6220-48XS6QXS-
Ruijie Networks
H
The RG-S6220 series
is a collection of
2016-05 10GE data center RGOS 11.0
Co., Ltd. switches, offering
non-blocking, unified
and virtualized
switch performance
Hangzhou H3C H3C MSR 56-60
Open Multi-Series
2016-05 Router with dual 7.1
boards and 6 HMIM
Slots
Ruijie Networks RG-N18010
Ruijie Newton RG-
N18010 Switch is
industry leading in
2016-02 supporting cloud RGOS 11.3
Co., Ltd.
data center with a
broad spectrum of
specialized campus
network features.
2016-02 L3 Ethernet Switch 142
Technologies Co., Ltd. with 2 QSFP Plus
Ports and 2 Slots
Hangzhou H3C H3C S6800-32Q
Technologies Co., Ltd. with 32 QSFP Plus
Ports
with 4 Slots
Hangzhou H3C H3C S6800-54QT
L3 Ethernet Switch
2016-02 with 48 10GBASE-T 142
Ports and 6 QSFP
Plus Ports
Huawei S5720-52X-SI-AC
L3 Ethernet Core
2015-12 Switch with 48 V2R8C06
10/100/1000BASE-T,
4 10GE SFP+
Huawei S7706
2015-12 L3 Ethernet Switch V2R8C06
with 48
99
10/100/1000BASE-T
card
Huawei S9306
L3 Ethernet Switch
2015-12 with 48 V2R8C06
10/100/1000BASE-T
card
Huawei S6720-54C-EI-48S
L3 Ethernet Switch
2015-11 with 48 x GE SFP/10 V2R8C06
GE SFP+2 QSFP+ 4
x40GE QSFP+
Huawei S6720-54C-EI-48S
L3 Ethernet Switch
2015-11 with 28 V2R8C06
Technologies Co., Ltd. 10/100/1000BASE-T,
4 Combo SFP Ports
and 4 10GE SFP+
Huawei S12708
L3 Ethernet Core
2015-11 Switch with 48 V2R8C06
10/100/1000BASE-T
card
Digital China DCRS-7604
2015-09 OpenFlow/L3 7.4.3.0(R0001.0081)
Networks, Ltd.
Ethernet Switch
Hangzhou H3C S5130-54QF-HI
L3 Ethernet Switch
2015-09 with 48 ESS 1100
Technologies Co., Ltd. 10/100/1000Base-
T,4 SFP Plus Ports
and 1 sub-slot
Hangzhou H3C H3C S6800-54QF
L3 Ethernet Switch
2015-09 with 48 SFP Plus 142
Ports and 6 QSFP
Plus Ports
Huawei CE6851-48S6Q-HI
2015-09 Highly versatile, SDN- V100R006
Technologies Co., Ltd. ready Ethernet
switches
ZXR10 M6000-S CTN9000-E
2015-09 ZTE Corporation
SDN Switch V3.00.10(2.20.1)
Tabla 6.1: Lista de dispositivos certificados por la ONF.

Fuente: ONF (2018)
100
6.2. PRESUPUESTO ESTIMADO DE DISPOSITIVOS SDN CON

EL PROVEEDOR HP
Para el presente presupuesto se utilizó como base los equipos del proveedor HP por sus
características técnicas y brindar la posibilidad de utilizar aplicaciones de tercer. Según
HP COMPANY (2018), la tienda de aplicaciones HP SDN ofrece a los proveedores de
software independientes una manera fácil de llevar soluciones creativas al mercado,
permitiendo a los administradores de TI resolver sus desafíos de red únicos a través de
estas aplicaciones.
El estándar OpenFlow v1.3 incluye especificaciones para las interacciones híbridas entre
el tráfico OpenFlow y el tráfico que no es de OpenFlow, para permitir una migración
temprana de SDN. OpenFlow v.1.3 especifica dos tipos de switches compatibles con
OpenFlow: OpenFlow puro e híbrido. Los switches híbridos OpenFlow admiten
OpenFlow y la tecnología de conmutación de una red tradicional. El proveedor HP utiliza
hardware de red que soporta la posibilidad de ejecutarlos en modo híbrido.
6.2.1. CONTROLADOR
El HP Open SDN Ecosystem incluye un HP SDN Developer Kit y un HP SDN App Store
con HP y aplicaciones y servicios SDN desarrollados por terceros para proporcionar
soluciones SDN listas para la empresa para el centro de datos, el campus y la sucursal.
Según HP COMPANY (2018), Virtual Application Networks (VAN) SDN Controller de
HP proporciona un punto de control unificado en una red compatible con SDN, lo que
simplifica la administración, el aprovisionamiento y la orquestación. Esto permite la
entrega de una nueva generación de servicios de red basados en aplicaciones y
proporciona interfaces de programación de aplicaciones abiertas (API) que permiten a los
desarrolladores crear soluciones innovadoras para vincular dinámicamente los requisitos
del negocio con la infraestructura de red a través de programas Java personalizados o
interfaces de control RESTful de propósito general.
El controlador HP VAN SDN está diseñado para funcionar en entornos de campus, centro
de datos o proveedor de servicios y brinda las siguientes características principales:
• Procesamiento de flujo proactivo
• Procesamiento de flujo reactivo
• Interfaz gráfica de usuario (GUI)
• API hacia el norte
• API nativas
• Arquitectura escalable
• Alta disponibilidad
• Seguridad del controlador
• Módulo de servicio de enlace
• Módulo de servicio de topología
• Módulo de servicio del administrador de nodo
• Interfaz de control de OpenFlow
101
• Procesamiento flexible de paquetes
6.2.2. SWITCH HP 2920 24G
Según HP COMPANY (2018), la Serie 2920 ofrece seguridad, escalabilidad y facilidad

de uso para redes empresariales de borde, SMB y sucursales. El switch HP 2920 admite
apilamiento modular, 10 GbE, RIP y acceso al enrutamiento OSPF, nodo tunelizado, PoE
+, ACL, sFlow, QoS robusto e IPv6. Está listo para la red definida por software con API
REST y soporte OpenFlow.
Principales características:
• Serie de conmutadores Aruba Layer 3 con apilamiento, enrutamiento estático y
RIP, IPv6, ACL y sFlow para una mejor experiencia de campus móvil primero
• Enlaces ascendentes modulares de 10 GbE y fuentes de alimentación actualizables
para hasta 1440 W PoE +
• Soporte OpenFlow
6.2.3. SWITCH HP 3800-24G-2XG
Según HP COMPANY (2018), la serie de conmutadores HPE 3800 es una familia de

nueve conmutadores Gigabit Ethernet totalmente gestionados disponibles en modelos de
24 puertos y 48 puertos, con o sin PoE + y con enlaces ascendentes SFP + o 10GBASE-
T.
• Swtiches apilables layer 3 completamente gestionados
• Arquitectura de baja latencia altamente resistente
• SFP +, 10GBASE-T, PoE + y apilamiento modular
• Tecnología de apilamiento mallado altamente resistente
6.2.4. SWITCH HP SWITCH 5400ZL SERIES
Según HP COMPANY (2018), la serie HP Switch 5400zl consta de los conmutadores

inteligentes más avanzados de la línea de productos HP ProCurve. La serie 5400zl incluye
chasis de 6 ranuras y 12 ranuras y módulos zl y paquetes asociados. La base de todos
estos conmutadores es ProVision ASIC programable y especialmente diseñado que
permite implementar las funciones de red más exigentes, como la calidad de servicio
(QoS) y la seguridad, de una manera escalable y granular. Con interfaces 10/100, Gigabit
y 10-Gigabit, PoE + integrado en puertos 10/100 y 10/100 / 1000Base-T, y una selección
de factores de forma, los switches 5400zl ofrecen una excelente protección de la
inversión, flexibilidad y escalabilidad, así como también como facilidad de
implementación, operación y mantenimiento.
102
• Core, distribución y capa de acceso avanzado

• Capa 2 a 4 y conjunto de características de borde inteligente
• Rendimiento y seguridad de clase empresarial
• Conectividad escalable de 10/100/1000 y 10 GbE
6.2.5. EQUIPOS TERMINALES
Los equipos terminales tales como los computadores, impresoras, laptops, teléfonos
móviles, entre otros; no necesitan características adicionales para integrarse a la red SDN.
6.2.6. PRESUPUESTO ESTIMADO
La cantidad de equipos se calcularon de acuerdo con la topología planteada para la

simulación.
Las tablas de precio siguientes se estimaron a base de los precios de ITPRICE (2018):
Precio
por Total
DISPOSITIVO FABRICANTE MODELO Cantidad
Unidad (USD)
(USD)
ACCESO Hewlett-Packard (HP) HP 2920-24G $2,719.00 40 $108,760.00
DISTRIBUCIÓN Hewlett-Packard (HP) HP 3800-24G-2XG $13,026.00 10 $130,260.00

CORE Hewlett-Packard (HP) HP 5406 zl switch $25,335.00 2 $50,670.00
CONTROLADOR HP VAN Open SDN Aruba VAN SDN Ctrl HA E-LTU $9,990.00 2 $19,980.00
TOTAL $309,670.00
Tabla 6.2: Presupuesto estimado para la red telemática.

Fuente: ITPRICE (2018)
Precio por
Total
DISPOSITIVO FABRICANTE MODELO Unidad Cantidad
(USD)
(USD)
ACCESO Hewlett-Packard (HP) HP 2920-24G $2,719.00 4 $10,876.00
DISTRIBUCIÓN Hewlett-Packard (HP) HP 3800-24G-2XG $13,026.00 1 $13,026.00
HP BL660c Gen9
Servidor HP con
CONTROLADOR Intel Xeon E5- $2,500.00 1 $2,500.00
Opendaylight
4610v3
TOTAL $25,402.00
Tabla 6.3: Presupuesto estimado para un ambiente de laboratorio SDN.
Fuente: ITPRICE (2018)
6.3. BENEFICIO ECONÓMICO
La centralización de la inteligencia y la lógica y eliminarla de los dispositivos de red

permite la reducción del costo de los switches y, por lo tanto, el costo total del equipo de
103
red. La reducción de costos ha sido el mejor impulsor detrás del movimiento hacia la
tecnología SDN.
6.3.1. CAPEX
Según MURAT, ARJAN (2017), algunos de los factores clave que afectan el potencial
de reducciones de CAPEX incluyen:
• Dispositivos de red más simples: en una red SDN. Los dispositivos serán cajas
blancas más simples y más baratas. Esto debería reducir el costo de cada
dispositivo para los operadores de red.
• Componentes adicionales: en un escenario SDN, la red tendrá elementos
adicionales que una red tradicional no tiene. Estos elementos incluyen el hardware
del controlador y las licencias de software del controlador (si no se utiliza un
software de código abierto). Estos elementos, sin embargo, contribuirán al
CAPEX de la red.
• Dimensionamiento de red: este factor se refiere a la capacidad de la red a través
del número de dispositivos de red necesarios para manejar la carga de la red.
Como los controladores de red pueden tener una vista de red global en caso de
SDN, esto permite una mejor utilización de los recursos de la red mediante
algunos métodos, como el equilibrio de carga. Por lo tanto, es posible que no sea
necesario aprovisionar en exceso la red, lo que puede reducir los gastos de capital
6.3.2. OPEX
Según MURAT, ARJAN (2017), SDN promete reducir algunos de los componentes
principales de OPEX por medio de sus diversas características:
• Costos relacionados con la energía: En una red SDN, los switches no tendrán un
plano de control incorporado, que consume la mayor parte de la energía total que
necesita un switch.
Además, dado que SDN permite una optimización del tráfico más eficiente en los
dispositivos de red, esto reduce la cantidad total de dispositivos necesarios. Esto
conducirá a un menor costo de energía. Sin embargo, un controlador
independiente contribuirá al consumo de energía. A pesar de esta contribución del
(de los) controlador (es), se espera que el consumo total de energía sea menor en
el escenario SDN.
• Costos de mantenimiento: SDN crea un entorno de red homogéneo con respecto
al hardware y el software. No hay ningún caso en el que los diferentes dispositivos
dependientes del proveedor deban gestionarse y mantenerse de manera
independiente.
La administración de software se vuelve más fácil en comparación con el caso de
red tradicional, ya que no se usarán varias versiones de software. Es probable que
también se vean efectos similares para la administración de seguridad.
104
• Costos de reparación: SDN proporciona mejores oportunidades de prueba,

identifica errores, y así sucesivamente antes de llegar al tráfico de producción real.
Esta característica debería reducir el costo de las reparaciones en una red SDN.
Sin embargo, el problema del punto único de falla para el (los) controlador (es) es
un problema en SDN.
En caso de tales problemas, la reparación de la red también sería demasiado
costosa. Este problema puede superarse mediante arquitecturas de red
distribuidas. Además, las fallas en los dispositivos de red pueden desestabilizar
las operaciones de la red. Los problemas relacionados con el software se pueden
solucionar de forma remota sin tocar los dispositivos de red, ya que estos
dispositivos son simples y SDN está centrado en el software.
• Costos de provisión de servicios: Se espera que el costo de provisión de servicios
en el escenario SDN sea más bajo debido a la configuración automatizada de la
red. En una red tradicional, proporcionar un servicio a un cliente puede requerir
ciertas tareas como la configuración, el cambio, etc. Estas tareas pueden ocasionar
más errores debido a las configuraciones manuales por parte del personal, lo que
a su vez puede causar un mayor tiempo de inactividad de la red. Además, el
personal para manejar estas tareas puede ser difícil de encontrar, costoso y difícil
de retener. Todos estos factores resultan en un menor costo de provisión del
servicio, por lo tanto, menos OPEX, en el caso de SDN.
6.4. CASO DE ESTUDIO
Según SDXCENTRAL (2015), el Sistema de Escuelas del Condado de South

Washington, con un solo profesional de TI para administrar y configurar sus redes,
necesitaba una forma más fácil de mantener una seguridad estricta y administrar redes
cableadas e inalámbricas en 31 sitios. Después de revisar las propuestas para la costosa
seguridad basada en hardware, el distrito de Minnesota eligió una solución HP SDN y
ahorró al distrito cientos de miles de dólares en costos de instalación y mantenimiento.
Los costos iniciales totalizaron menos de $ 200,000, en comparación con
aproximadamente $ 2 millones para la seguridad basada en hardware. El distrito pudo
implementar la solución en cerca de 400 conmutadores HP habilitados para SDN en
menos de una hora y a una fracción del costo de los dispositivos de seguridad de red
basados en hardware.
Las amenazas de seguridad ahora se detectan fácilmente puerto por puerto, en lugar de
depender de los firewalls en el perímetro de la red. Según SDXCENTRAL (2015), el
distrito atrapa más de 100.000 solicitudes DNS maliciosas de un total de 22 millones de
solicitudes de DNS cada día escol
105
CAPITULO VII
LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN EN SDN
7.1. FUTUROS DESAFÍOS EN LAS REDES SDN
La arquitectura de red SDN permite a los investigadores desarrollar diversas aplicaciones

tales como balanceo de carga, virtualización de red, control de acceso dinámico en redes
corporativas, movilidad de máquinas virtuales, etc. Según SHAILENDRA,
MOHAMMED (2017), para resolver los problemas de redes como, costos, recursos
técnicos, plano de control separado para configuraciones, visibilidad descentralizada de
dispositivos de red, VLAN separadas para cada red, ingeniería de tráfico compleja, ancho
de banda por cada servicio, es necesario probar y desarrollar diversas aplicaciones sobre
SDN.
SDN implica que los sistemas están controlados por aplicaciones de programación. La
arquitectura de red SDN es un diseño que indica que es cambiante, inteligente y versátil,
tratando de responder a la alta transmisión de datos, que es la naturaleza dinámica de las
aplicaciones de hoy en día. La convención OpenFlow se puede usar como parte de los
avances de SDN. El conocimiento de la red se reúne en controladores de red definidos
por software de programación, lo que mantiene una perspectiva global de la red. Se
organiza automáticamente, es decir, los activos del sistema rápidamente a través de
programas SDN dinámicos y mecanizados. Esto impulsa a destacar la interoperabilidad,
el desarrollo y arreglos más adaptables y con mayor conocimiento de la aplicación.
Según SHAILENDRA, MOHAMMED (2017), SDN ha logrado allanar el camino hacia
una red de próxima generación, generando un entorno de investigación y desarrollo
innovador, promoviendo avances en varias áreas: diseño de plataforma de conmutación
y controlador, evolución de escalabilidad y rendimiento de dispositivos y arquitecturas,
promoción de seguridad y confiabilidad.
7.2. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN A DESARROLLAR
Según SHAILENDRA, MOHAMMED (2017), La arquitectura de red SDN presenta los

siguientes retos:
1. ¿Cómo responde el controlador SDN ante las decisiones subjetivas y
contradictorias?
2. Identificar las propiedades de los controladores SDN y su impacto en la técnica
de toma de decisiones complejas.
3. Identificación del mejor controlador SDN sea de código abierto o propietario.
4. El controlador SDN debe actuar como activo-en espera y, en el caso de que uno
de los controladores esté inactivo, todas las tablas de flujo deben ir al controlador
de respaldo, para que las operaciones de tráfico no se alteren.
106
5. Equilibrio de carga multitrayecto dinámico, en caso de carga de congestión puede

ser compartida.
6. Manejar una gran cantidad de datos en la red requiere una CPU y memoria altas
en el lado del controlador para que todas las solicitudes se manejen sin demoras,
por lo cual se necesita buscar una forma de minimizar los recursos de hardware.
7. Dependencia de cómo y como afecta la cantidad de flujos que el controlador SDN
puede manejar cada vez que configura un flujo cuando se inicia un nuevo switch.
8. Los switches de hardware de Openflow envían flujo para la toma de decisiones al
controlador SDN y de esta forma pueden llegar miles de solicitudes de flujo, lo
que puede generar latencia
9. La ubicación del controlador es muy importante, ya que puede causar retrasos si
no se coloca correctamente.
10. El problema de la interoperabilidad en SDN es uno de los principales problemas.
Es necesario tener una interfaz para la comunicación entre SDN y el plano de
control no SDN como MPLS, esto aumentará la escalabilidad de la red que se está
ejecutando.
11. Desde el punto de vista de la seguridad, debe haber alguna lista de control de
acceso ACL.
7.2.1. RETOS Y OPORTUNIDADES PARA LA SEGURIDAD

EN SDN
Según AKRAM ed al. (2014), la seguridad en las redes SDN plantea importantes desafíos
porque su aspecto programable presenta un conjunto complejo de problemas para hacer
frente. Se espera que el creciente número de ataques de DDoS y malware, spam y
actividades de phishing cambien la dinámica en torno a la protección de las
infraestructuras SDN. En este contexto, las redes inalámbricas móviles son más
vulnerables que las redes cableadas fijas ya que los canales inalámbricos de difusión
permiten fácilmente interceptar e interceptar mensajes (es decir, vulnerabilidad de
canales). Además, las redes móviles ad-hoc incurren en desafíos de seguridad más
complejos debido a su falta de infraestructura (por ejemplo, servidores de seguridad), lo
que hace que las soluciones de seguridad clásicas no sean viables. Los enfoques de
seguridad tradicionales requieren un tiempo de inactividad para organizar los cambios de
topología mientras se reconfigura la red, se inserta una nueva configuración de seguridad
y se activan y depuran varios servicios de seguridad, por tal razón se están buscando
soluciones nuevas bajo la arquitectura de redes SDN.
7.2.2. SDN PARA REDES BASADAS EN LA NUBE
La introducción y el despliegue de servicios basados en la nube se han convertido en una

solución importante que ofrece a las empresas un modelo de negocio rentable. Según
AKRAM ed al. (2014), muchas funciones de red en la nube tienen características y
requisitos de rendimiento extremos, lo que ha creado nuevos desafíos tales como
servidores y virtualización de red, nubes móviles y seguridad. Estos deben abordarse con
virtualización de red inteligente, procesamiento de paquetes de alta velocidad y equilibrio
de carga. SDN se puede ver como una tecnología nueva y complementaria a la
107
virtualización, que está lista para enfrentar los desafíos de las implementaciones en la
nube y en la red a través de la red.
7.2.3. VISIBILIDAD DE RED Y DESAFÍOS DE GESTIÓN CON

SDN
SDN presenta nuevas capacidades de administración y monitoreo que pueden mejorar el

rendimiento y reducir los cuellos de botella en la red. Según AKRAM ed al. (2014),
aunque las herramientas de supervisión de SDN pueden ser poderosas en topologías de
red pequeñas y medianas, la depuración, la resolución de problemas, el monitoreo y el
cumplimiento de la seguridad son tareas muy difíciles en SDN distribuidas.
Las herramientas de supervisión de SDN deberían proporcionar una capacidad proactiva
que aproveche la flexibilidad y la programabilidad de SDN para crear una supervisión
elástica de la red. Deben proporcionar lenguajes de gestión declarativos de alto nivel para
garantizar la coherencia de los estados de la red y detectar fallas en tiempo real. Estos
lenguajes deberían implementar una amplia gama de políticas de red para diferentes tareas
de administración (es decir, QoS, VLAN, aislamiento de red, segmentación, etc.) para
evitar errores a medida que surgen, independientemente de la implementación de
cualquier controlador específico. Por lo tanto, las herramientas existentes deben ampliarse
para admitir la conciencia del servicio para mapear interactivamente los flujos en los
servicios, identificar los flujos seleccionados de todas las listas de flujos y supervisar el
estado de los flujos seleccionados.
7.2.4. CONVERGENCIA DE RED Y QOS
Según AKRAM ed al. (2014), con la necesidad de flexibilidad y la coexistencia eficiente

de múltiples servicios (tales como, VoIP, video y datos) dentro de un único switch, las
empresas deben hacer frente a una gran demanda de Calidad de Servicio (QoS), Calidad
de Experiencia (QoE), robustez, facilidad de modificación y/o actualización, seguridad y
privacidad. Los proveedores deben ser capaces de crear divisiones de red virtuales en el
mismo equipo de red al mismo tiempo que aseguran el rendimiento y el aislamiento
requeridos en los diferentes servicios para habilitar la QoS basada en la aplicación.
7.3. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN A DESARROLLAR
Los principales proyectos de investigación se centran en la arquitectura SDN para

desarrollar y presentar un mapa lógicamente centralizado de la red. Se espera que la
próxima generación de redes SDN se beneficie no solo de la simplicidad de la
implementación, sino también de mantener y actualizar las aplicaciones de forma rápida
y sencilla.
Según AKRAM ed al. (2014), aunque OpenFlow promete un mecanismo de transmisión
de flujo flexible, abierto y dinámico, también plantea una serie de desafíos en términos
de virtualización de red, gestión de movilidad y operación, lo que requerirá la atención
coordinada de la comunidad investigadora para su éxito y amplia aceptación.
108
CAPITULO VIII
CONCLUSIONES
• El simulador de red Mininet permitió diseñar de una red LAN bajo la arquitectura
SDN para la Red Telemática de la UNMSM en un entorno de simulación usando
el controlador Opendaylight.
• Se logró observar el potencial de las redes SDN incluso en un entorno de red

virtualizado. Mininet permitió ejecutarlas aplicaciones, módulos y comandos del
sistema Linux desde los hosts virtuales sin inconvenientes.
• Se pudo poner en evidencia que el controlador Opendaylight es capaz de

administrar todos los dispositivos de red que tengan habilitado Openflow, además
el controlador tiene la total visibilidad de la red de manera centralizada
permitiendo una gestión unificada.
• Las redes definidas por software permitirían a la Red Telemática habilitar la

programación de la red mediante distintas APIs de programación. En el caso
particular del controlador Opendaylight, se utilizó el lenguaje de programación
XML a través de RESTCONF. De esta manera, no fue necesario la configuración
a nivel local del dispositivo de la red a través de línea de comandos permitiendo
la posibilidad de cambiar los dispositivos de red actuales (con un comportamiento
predefinido por el fabricante) por dispositivos que permiten ser programados
según las necesidades del administrador.
• Los resultados obtenidos en las pruebas conectividad nos permiten concluir que
el controlador Opendaylight puede manejar tráfico TCP y UDP. Una vez
establecida la conexión y la instalación de las tablas de flujo en los switches, los
tiempos de respuesta son menores con respecto a los primeros paquetes enviados.
• SDN brinda la oportunidad a los investigadores de desarrollar las líneas de

investigación en el campo de la automatización de la red, seguridad de las redes
de forma proactiva, convergencia en la red y desarrollo de aplicaciones proactivas
de QoS.
• La configuración de los dispositivos de red por CLI no es escalable y presentan

inconvenientes de integración debido a la diversidad de sintaxis exclusiva de cada
fabricante. Por otra parte, SDN proporciona APIs de programación dinámicos y
fluidos entre el software y la infraestructura de red. SDN brindaría a la red
telemática la posibilidad de mantener la integración a medida que la
infraestructura de red evoluciona, reduciendo la complejidad operativa y costes
mediante la reducción de la complejidad al usuario, y haciendo un uso más
eficiente de los recursos de red existentes.
109
• La automatización de la gestión y provisión de la red, a través de SDN, es la

siguiente fase en la virtualización de la infraestructura de tecnologías de la
información y las telecomunicaciones ya que permite crea una red inteligente
mucho más abierta, flexible, escalable y reprogramable.
110
CAPITULO IX
OBSERVACIONES
• El módulo L2-Switch del controlador Opendaylight permitió la instalación de

tablas de flujos en los switch OVS de manera automatizada y centralizada,
soportando el tráfico unicast y broadcast de la red simulada. El controlador instaló
cada flujo de paquetes de origen a destino en cada switch Openflow. Los
protocolos talos como Spanning Tree (STP) u OSFP (protocolo de enrutamiento)
no determinaron las rutas que los paquetes siguieron a través de la red.
• El controlador Opendaylight permitió ejecutar el protocolo de enrutamiento BGP

para la comunicación con redes tradicionales. La interoperabilidad del protocolo
BGP entre el controlador y el Router tradicional fue transparente, lo cual
permitiría la integración de la Red Telemática SDN con redes que aún no adopten
la arquitectura SDN, como Internet.
• El controlador Opendaylight aún no tiene un API Northbound estandarizado, lo

cual dificulta la interoperabilidad de las aplicaciones SDN en otros controladores
SDN. En este caso particular, se utilizó RESTCONF para la comunicación con el
controlador, sin embargo, se pueden usar otros protocolos.
• La introducción de la tecnología SDN a la Red Telemática de la UNMSM

requerirá que los administradores de red tengan conocimiento en programación,
automatización y conocimiento en distintos lenguajes de programación para
utilizar los servicios de gestión basados en software.
• El despliegue de redes SDN en ambientes de producción aún se encuentra en

pleno desarrollo de la tecnología y de estandarización para garantizar su calidad e
interoperabilidad. El controlador Opendaylight aún se encuentra en constante
cambio, su mayor uso es en ambientes de investigación o pruebas.
• El futuros estudios e investigaciones sobre las aplicaciones de una red SDN

permitirán la creación de aplicaciones que soliciten y modifiquen dinámicamente
los servicios proporcionados por la infraestructura de red, sin necesidad de
intervención humana, pudiendo la red informar de su nuevo estado a las
aplicaciones.
111
CAPITULO X
RECOMENDACIONES
• Se recomienda una PC de hardware robusto para simular un entorno SDN debido

a que el controlador y Mininet consumen elevados recursos de hardware.
• La presente tesis fue descrita sobre una red virtualizada, por cual se recomienda
para futuros estudios disponer de switches físicos con soporte de Openflow para
implementar entornos de pruebas y de virtualización que permiten comprobar el
rendimiento del controlador SDN Opendaylight en un entorno real. Así como
realizar la evaluación usando diferentes tipos de trafico en la red.
• Se recomienda realizar pruebas con otros controladores SDN para comparar los
diferentes resultados y determinar el controlador óptimo de acuerdo con las
necesidades de la Red Telemática.
• Para la transición entre las redes SDN y redes tradicionales, se recomienda el

despliegue de switches híbridos que operen en ambas arquitecturas de red para
una mejor transición entre ambas arquitecturas.
112
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115
ANEXOS
ANEXO 1: MATRIZ DE CONSISTENCIA
Matriz de consistencia
Título: Propuesta de diseño de una red de datos de área local bajo la arquitectura de redes definidas por
software para la red telemática de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Problema Objetivos Hipótesis Variables Tipo de Investigación
Hipótesis general de Objetivo principal de la Hipótesis general: Dependiente: Tipo de tesis

la investigación: Investigación: H1: La red LAN de la - Gestión de los cuasiexperimental.
¿Es posible que una Diseñar de una red LAN Red Telemática de la dispositivos de red Se tendrá una metodología
red LAN de la Red bajo la arquitectura SDN UNMSM bajo una de la red LAN de la basada en tres etapas:
Telemática de la para la Red Telemática de arquitectura SDN Red Telemática de la documentación, evaluación
UNMSM bajo la la UNMSM en un entorno optimizara la gestión UNMSM. de la información
arquitectura SDN de simulación, que permita de los dispositivos de - Interoperabilidad recolectada y diseño.
permita optimizar la optimizar la gestión e red mediante un entre los distintos - Documentación
gestión de los interoperabilidad de los control centralizado. dispositivos de la red - Evaluación de la
dispositivos de red dispositivos de red Hipótesis Nula: LAN de la Red información obtenida.
mediante el control mediante un control H0: La red LAN de la Telemática de la - Propuesta de diseño
centralizado? centralizado. Red Telemática de la UNMSM. - Experimental.
UNMSM bajo una
arquitectura SDN NO Independiente:
optimizara la gestión - Diseño de la
de los dispositivos de arquitectura de red
red mediante un SDN en la Red
control centralizado. Telemática de la
UNMSM.
Hipótesis específicas: Objetivo Secundario de Hipótesis específicas
la Investigación: de la Investigación:
Hipótesis especifica Hipótesis especifica

N1: Objetivo específico N1: N1:
¿Cómo obtengo el Analizar el estado de la El análisis del estado
desempeño actual de Red Telemática de la actual de la Red
la gestión de los UNMSM según la forma Telemática de la
dispositivos de la red de la gestión de los UNMSM bajo una
LAN de la Red dispositivos de red en arquitectura
Telemática de la redes de arquitectura tradicional permitirá
UNMSM? tradicionales. obtener el desempeña
actual de la gestión de
los dispositivos de red
LAN.
Hipótesis especifica Objetivo específico N2: Hipótesis especifica
N2: Diseñar la red LAN de la N2:
¿Cómo se puede Red Telemática de la Se optimizará la
optimizar la gestión UNMSM bajo una gestión de los
de los dispositivos de arquitectura de red SDN dispositivos de red
red LAN de la Red mediante el programa de LAN mediante un
Telemática que están simulación Mininet diseño de la red LAN
bajo una arquitectura buscando optimizar la de la Red Telemática
de red tradicional? gestión de los dispositivos bajo la arquitectura de
de red. red SDN.
116
Hipótesis especifica Objetivo específico N3: Hipótesis especifica

N3: Evaluar la gestión de los N3:
¿Cuál sería el impacto dispositivos de red de la El diseño de la red
de mejora de la arquitectura SDN LAN bajo arquitectura
gestión de los propuesta para la red LAN de red SDN impactara
dispositivos de la red de La Red Telemática bajo de forma positiva la
LAN de la Red el entorno simulado. gestión de los
Telemática de la dispositivos de red de
UNMSM bajo una la red LAN de la Red
arquitectura de red Telemática de la
SDN? UNMSM.
ANEXO 2: SCRIP DE LA TOPOLOGÍA DE LA RED TELEMÁTICA

SIMULADA
EL script escrito en Python “redtelematica_run.py” que se ha implementado para ser

simulado en Mininet con el fin de simular la topología propuesta en el cápitulo 4 es el
siguiente:
"""Topologia red telematica - UNMSM
---Red Telematica - Sede Central---

---Core---
---Distribucion Nodos---
---Acceso---
"""
from mininet.topo import Topo

from mininet.net import Mininet
from mininet.util import dumpNodeConnections
class RedTelematica( Topo ):

"Topologia"
def build( self ):

# host Red Campus
h1 = self.addHost( 'h1')
# host Red Telematica

117
# host Sede Central

# switch Core
s1 = self.addSwitch( 's1' )
# switch nodos distribucion

# switch acceso
# switch nodo1
# switch nodo2
# switch nodo3
# switch nodo4
# switch nodo5
# switch nodo6
# switch nodo7
# switch nodo8
# switch nodo9
118

# switch Red Telematica

# switch sede central

# links entre cores

self.addLink( s1, s2)
# links distribucion a core1

# links distribucion a core2

# link acceso
# link nodo1
# link nodo2
# link nodo3
# link nodo4
# link nodo5
# link nodo6
119
# link nodo7
# link nodo8
# link nodo9
# link Red Telematica

# link Sede Central

# link host acceso

self.addLink( h1, s8)
# Links host Red Telematica

self.addLink( s20, h11)
# Links host Sede Central

# Permite al archivo ser importado con `mn --custom <filename> -

-topo minimal`
topos = {
'RedTelematica': RedTelematica
}
ANEXO 3: TABLAS DE FLUJO DEL SWITCH 22 EN OPENDAYLIGHT
El controlador Opendaylight tiene una base de datos de todos los switch y host de la red
SDN. Se obtuvo las tablas de flujo instaladas en el switch en el controlador Opendaylight
a través del API RESTCONF en código XML:
120
URL:
http://192.168.122.11:8181/restconf/operational/opendaylight-
inventory:nodes/node/openflow:22/table/0/
<table xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<id>0</id>
<flow>
<id>L2switch-1</id>
<cookie_mask>0</cookie_mask>
<priority>10</priority>
<table_id>0</table_id>
<flow-statistics
xmlns="urn:opendaylight:flow:statistics">
<packet-count>21</packet-count>
<byte-count>1666</byte-count>
<duration>
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</action>
</apply-actions>
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</instructions>
</flow>
<flow>
<id>L2switch-11</id>
121
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</duration>
</flow-statistics>
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<flags></flags>
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</instruction>
</instructions>
</flow>
<flow>
<id>L2switch-8</id>
<flow-statistics
<duration>
</duration>
</flow-statistics>
<match>
122
<ethernet-match>
<address>00:00:00:00:00:08</address>
<ethernet-source>
</ethernet-source>
</ethernet-match>
</match>
<flags></flags>
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<instruction>
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<apply-actions>
<action>
<order>0</order>
<output-action>
node-connector>
</output-action>
</action>
</apply-actions>
</instruction>
</instructions>
</flow>
<flow-table-statistics
xmlns="urn:opendaylight:flow:table:statistics">
<active-flows>24</active-flows>
<packets-matched>451476</packets-matched>
<packets-looked-up>454419</packets-looked-up>
</flow-table-statistics>
</table>
ANEXO 4: CONFIGURACIÓN BGP – MODÚLO BGP-PCEP
La configuración se realizó en código XML según Opendaylight, el scrip utilizado fue el

siguiente:
URL: /restconf/config/openconfig-network-instance:network-
instances/network-instance/global-bgp/openconfig-network-
instance:protocols
<protocol xmlns="http://openconfig.net/yang/network-instance">
<name>bgp-example</name>
<identifier xmlns:x="http://openconfig.net/yang/policy-
types">x:BGP</identifier>
<bgp
xmlns="urn:opendaylight:params:xml:ns:yang:bgp:openconfig-
extensions">
123
<global>
<config>
<router-id>192.168.122.11</router-id>
<as>65100</as>
</config>
</global>
</bgp>
</protocol>
URL: http://192.168.122.11:8181/restconf/config/openconfig-
network-instance:network-instances/network-instance/global-
bgp/openconfig-network-instance:protocols/protocol/openconfig-
policy-types:BGP/bgp-example/bgp/neighbors
<neighbor
extensions">
<neighbor-address>192.168.122.250</neighbor-address>
<config>
<route-flap-damping>false</route-flap-damping>
<peer-as>65100</peer-as>
<peer-type>INTERNAL</peer-type>
<send-community>NONE</send-community>
</config>
<route-reflector>
<config>
<route-reflector-client>false</route-reflector-
client>
</config>
</route-reflector>
<timers>
<config>
<keepalive-interval>60</keepalive-interval>
<hold-time>180</hold-time>
<connect-retry>10</connect-retry>
</config>
</timers>
<transport>
<config>
<mtu-discovery>false</mtu-discovery>
<remote-port>179</remote-port>
<passive-mode>false</passive-mode>
</config>
</transport>
<afi-safis>
<afi-safi>
<afi-safi-name
xmlns:x="http://openconfig.net/yang/bgp-types">x:IPV4-
UNICAST</afi-safi-name>
</afi-safi>
</afi-safis>
</neighbor>
124
URL: http://192.168.122.11:8181/restconf/config/odl-bgp-peer-
acceptor-config:bgp-peer-acceptor-config/default
<bgp-peer-acceptor-config
xmlns="urn:opendaylight:params:xml:ns:yang:odl-bgp-peer-
acceptor-config">
<config-name>default</config-name>
<binding-address>0.0.0.0</binding-address>
<binding-port>179</binding-port>
</bgp-peer-acceptor-config>
URL: http://192.168.122.11:8181/restconf/config/openconfig-
network-instance:network-instances/network-instance/global-
bgp/openconfig-network-instance:protocols/protocol/openconfig-
policy-types:BGP/bgp-example/bgp/neighbors
<neighbor
extensions">
<neighbor-address>10.25.25.10</neighbor-address>
<config>
<peer-group>application-peers</peer-group>
</config>
</neighbor>
URL: http://192.168.122.11:8181/restconf/config/bgp-
rib:application-rib/10.25.25.10/tables/bgp-types:ipv4-address-
family/bgp-types:unicast-subsequent-address-family/bgp-
inet:ipv4-routes
<ipv4-route xmlns="urn:opendaylight:params:xml:ns:yang:bgp-
inet">
<path-id>0</path-id>
<prefix>10.0.0.11/32</prefix>
<attributes>
<as-path></as-path>
<origin>
<value>igp</value>
</origin>
<local-pref>
<pref>100</pref>
</local-pref>
<ipv4-next-hop>
<global>10.11.1.1</global>
</ipv4-next-hop>
</attributes>
</ipv4-route>

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Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Universidad del Perú. Decana de América

Propuesta de diseño de una red de datos de área local

Para optar el Título Profesional de Ingeniero de

Joseph Daniel CHAFLOQUE MEJIA

Jesús Otto VILLANUEVA NAPURÍ

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PROPUESTA DE DISEÑO DE UNA RED DE DATOS DE ÁREA

Tesis presentada a la Facultad de

Área: Redes y Conectividad

Asesor: Jesús Otto Villanueva Napurí

Figura 4.6 Diagrama de los componentes del módulo LACP. Fuente:

Figura 5.23 Simulación de la red telemática con una arquitectura de red

Principales componentes de una entrada de flujo. Fuente: ONF

Se explicará el funcionamiento de la arquitectura de redes definidas por software, los

Lista de Figuras ……………………………………………………………………………….....II

CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...................................................... 12

2.7.3. ENTRADA DE FLUJO “TABLE-MISS” .......................................................... 34

4.2.3. GNS3 .................................................................................................................. 62

6.3.1. CAPEX................................................................................................................. 103

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

La Red Telemática de la UNMSM mantiene una arquitectura de red de datos tradicional

En la arquitectura de una red de datos de área local tradicional, la gestión (implementación

Con la realización de la presente investigación, brindaremos una propuesta de nuevo

La importancia de esta investigación consiste en evaluar la flexibilidad de le gestión de

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1.4.1. OBJETIVO GENERAL

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Analizar el estado de la Red Telemática de la UNMSM según la forma de la

1.5. METODOLOGÍA DE TRABAJO

En la construcción de esta tesis es necesario contar con informaciones relevantes de los

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- Evaluación de la información obtenida

Una vez obtenida toda la información requerida, se realizará un adecuamiento de la

- Propuesta de diseño - Experimental

Se plasmarán todos los resultados obtenidos a fin de evaluar el desempeño de la propuesta

1.6. ORGANIZACIÓN DE LA TESIS

La tesis está estructura de la siguiente manera.

• En el primer capítulo se brinda una introducción general donde se indica la

MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL

2.1. NUEVAS TENDENCIAS EN LA RED

Las nuevas tecnologías en la red están demandando mayores recursos de red y de

Figura 2.1: Crecimiento del tráfico IP global.

2.1.1. COMPUTACIÓN EN LA NUBE

Este concepto de computación en la nube está en aumento en el mundo y presenta nuevos

Figura 2.2: Modelo de red en la nube.

La ITU-T (2012) desarrollo un modelo de arquitectura de red en la nube (Figura 2.2), en

2.1.2. BIG DATA