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1 Título del contenido: Windows Server 2012 Detalles técnicos de redes Módulo 3: Virtualización de red de Hyper-V Manual del módulo Autor: James Hamilton-Adams, Content Master Publicado: [introducir fecha]

2 La información contenida en este documento, incluidas las URL y otras referencias a sitios web de Internet, está sujeta a cambios sin previo aviso. Salvo que se indique expresamente lo contrario, los ejemplos de empresas, organizaciones, productos, nombres de dominio, direcciones de correo electrónico, logotipos, personas, lugares y eventos aquí representados son ficticios, y no se pretende ni debe deducirse ninguna asociación con ninguna empresa, organización, producto, nombre de dominio, dirección de correo electrónico, logotipo, persona, lugar o evento real. El cumplimiento de todas las leyes de propiedad intelectual aplicables es responsabilidad del usuario. Sin limitar los derechos derivados de la propiedad intelectual, no se puede reproducir, almacenar ni introducir en un sistema de recuperación de datos ninguna parte del presente documento, ni tampoco transmitirla de ninguna forma o en ningún medio (electrónico, mecánico, fotocopias, grabación, o cualquier otro) ni para ningún propósito sin contar con el permiso expreso por escrito de Microsoft Corporation. Microsoft puede tener patentes, solicitudes de patente, marcas registradas o derechos de propiedad intelectual de cualquier tipo que cubran el tema tratado en este documento. Salvo que se indique expresamente en algún contrato de licencia por escrito de Microsoft, disponer del presente documento no le transfiere a usted ninguna licencia sobre estas patentes, marcas registradas, derechos de propiedad intelectual o cualquier otro tipo de propiedad intelectual Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. Microsoft es una marca registrada o bien una marca de Microsoft Corporation en Estados Unidos y otros países. Los nombres de empresas y productos reales mencionados en este documento pueden ser marcas comerciales de sus respectivos propietarios. ii

3 Contenido CONTENIDO... III MÓDULO 3: VIRTUALIZACIÓN DE RED DE HYPER-V... 4 Descripción general del módulo... 4 RETOS ACTUALES DE LOS CENTROS DE DATOS... 5 QUÉ ES LA VIRTUALIZACIÓN DE RED DE HYPER-V?... 7 BENEFICIOS DE LA VIRTUALIZACIÓN DE RED DE HYPER-V... 8 CÓMO FUNCIONA NVGRE? CÓMO FUNCIONA LA REESCRITURA DE DIRECCIONES IP? QUÉ SON LAS SUBREDES VIRTUALES? QUÉ ES LA PUERTA DE ENLACE DE VIRTUALIZACIÓN DE RED DE HYPER-V? OTROS RECURSOS Y LECTURAS iii

4 Módulo 3: Virtualización de red de Hyper-V Descripción general del módulo La virtualización de red de Hyper-V es una solución de red definida por software (SDN) incluida en Windows Server 2012 que proporciona la capacidad de ejecutar un servicio en cualquier servidor de cualquier nube. La virtualización de red de Hyper-V proporciona redes virtuales a las máquinas virtuales (VM), de forma parecida a como la virtualización de servidor basada en hipervisor proporciona VM al sistema operativo. La virtualización de red desacopla las redes virtuales de la infraestructura de red física y elimina las restricciones de la LAN virtual (VLAN) y la asignación de direcciones IP jerárquica del aprovisionamiento de VM. Esta flexibilidad facilita a los clientes el traslado a nubes de infraestructura como servicio (IaaS) y, en el caso de los administradores de centros de datos y los proveedores de servicios de hospedaje, les aporta una mayor eficacia en la administración de infraestructura, a la par que se mantienen el aislamiento de los servicios multiempresa y los requisitos de seguridad necesarios y se permite la superposición de direcciones IP de VM. Esta virtualización de las capas de red permitirá, entre muchos otros beneficios, una configuración de red más sencilla y automatizada, un aislamiento de los servicios de empresa dinámico, la federación de redes públicas y privadas, y la migración en vivo de VM. Microsoft System Center 2012 SP1 agrega compatibilidad para virtualización de red de Hyper-V y SDN. System Center 2012 SP1 agrega compatibilidad para redes de servicios de empresa aisladas, virtualización de IP, extensiones de conmutador y conmutadores lógicos. Además, con Windows Azure, Windows Server 2012 y System Center 2012 SP1, puede crear una infraestructura que abarca nubes privadas, públicas e híbridas. 4

5 Retos actuales de los centros de datos En los entornos actuales de centros de datos de servidor, los administradores se enfrentan a varios retos que ponen en peligro la obtención de una flexibilidad máxima en una amplia variedad de casos. A continuación, indicamos los retos más habituales: Movilidad de la carga de trabajo. Actualmente, la ubicación física afecta directamente a la dirección IP, por lo que el esquema de direccionamiento IP limita la flexibilidad de ubicación de VM. No se puede mover una VM a una nueva subred o ubicación física sin tener que volver a configurar el direccionamiento IP en el sistema operativo de la VM. Uso de recursos. Como consecuencia de las limitaciones de ubicación y movilidad de la VM que dependen de la ubicación física, no se dispone de una flexibilidad completa a la hora de ajustar las cargas de trabajo entre los servidores host de la VM. Normalmente esto produce un exceso de aprovisionamiento de los recursos de hardware para asegurarse de que se cumplan los requisitos de la carga de trabajo. Ineficacia operativa. La implementación de VM normalmente requiere una estrecha colaboración entre el equipo de servidor y el equipo de red, pero este nivel de cooperación reduce la agilidad, debido a la coordinación y planificación necesarias entre estos equipos. 5

6 Servicios multiempresa escalables. Normalmente, las VLAN no resultan adecuadas para los requisitos dinámicos de los entornos de las nubes privadas, públicas o híbridas. La reconfiguración de conmutador en entornos en vivo comporta un aumento del riesgo de problemas o interrupciones de red. Incorporación. Actualmente, las organizaciones que se plantean trasladar toda o una parte de su infraestructura de VM a una oferta hospedada tienen que plantearse reconfigurar todo el redireccionamiento IP para el entorno de hospedaje, y muchas organizaciones usan la información de dirección IP actual para las reglas y directivas de acceso y seguridad. Todos estos problemas están directamente relacionados con las direcciones IP asignadas a las VM en la red y afectan a los centros de datos de hospedaje y privados. 6

7 Qué es la virtualización de red de Hyper-V? La virtualización de red de Hyper-V es una solución SDN que permite abordar los retos de flexibilidad en los centros de datos sacando las direcciones IP de VM del enrutamiento y direccionamiento de red física subyacente, de forma parecida a como las VM se extraen del hardware del host físico en el que se ejecutan. Al extraer el direccionamiento IP de las VM, la virtualización de red de Hyper-V proporciona las siguientes ventajas: Puede ejecutar varias redes virtuales en una red física, sin necesidad de usar VLAN. Puede usar intervalos de direcciones IP superpuestos en redes virtuales separadas, incluso puede reutilizar las mismas direcciones IP. El direccionamiento IP de VM ya no depende de la ubicación de la VM. Las VM y sus aplicaciones no necesitan ser conscientes de la virtualización de la red. Cada red virtual parece una red física para las VM que están conectadas. Con la virtualización de red de Hyper-V, cada adaptador de red virtual está asociado con dos direcciones IP: La dirección del cliente. La dirección del cliente es la dirección asignada al adaptador de red en el sistema operativo invitado de la VM. La dirección del proveedor. La dirección del proveedor es la dirección asignada a un adaptador físico en el equipo host de Hyper-V. La dirección del proveedor no es visible para la VM. La virtualización de red de Hyper-V almacena todas las direcciones del cliente en una tabla de asignación para enviar el tráfico al host físico correcto, el cual puede, a su vez, reenviar el tráfico a la VM correcta. 7

8 Beneficios de la virtualización de red de Hyper-V El uso de la virtualización de red de Hyper-V en la infraestructura de VM permite obtener los siguientes beneficios para los propietarios de la carga de trabajo: Puede realizar una migración perfecta de VM al servicio de hospedaje en la nube y las VM, a su vez, no necesitan una reconfiguración antes de migrar a la nube. Puede mover muchas VM y su topología de red asociada a la nube. Se puede conservar toda la información de direccionamiento y pertenencia a subred. Puede conservar las directivas de dependencia de IP y no necesita volver a configurar los controles de acceso. Puede reutilizar las direcciones IP para redes o sistemas de prueba y simplificar el traslado de VM entre las redes de prueba y producción. En el caso de las empresas, la virtualización de red de Hyper-V proporciona los siguientes beneficios: Puede consolidar los centros de datos y satisfacer al mismo tiempo todas las necesidades de rendimiento; no se necesita realizar un aprovisionamiento adicional de hardware. Puede usar el hospedaje en la nube para algunas VM y mantener otras VM en las instalaciones y mantener la comunicación. Esto combina la nube pública y privada en una nube híbrida. Las VM se pueden trasladar a otro entorno, como una nube privada o pública, y no es necesario volverlas a configurar. Esto ayuda en los casos de adquisición y consolidación de servidores, así como a las organizaciones que trasladan VM a entornos de hospedaje. 8

9 En el caso de las organizaciones de hospedaje, la virtualización de red de Hyper-V proporciona los siguientes beneficios: Puede lanzar una oferta del tipo traigan sus propias direcciones IP para el hospedaje de VM, lo que facilita a los clientes su traslado a la nube pública. Los clientes pueden trasladar subredes enteras a la nube pública y seguir conservando su topología de red original. Los grandes centros de datos se pueden ampliar sin limitaciones de VLAN. En el caso de los administradores de centros de datos, la virtualización de red de Hyper-V proporciona los siguientes beneficios: Ubicación flexible de VM en hosts en cualquier ubicación física. Para trasladar las VM, no necesita volver a configurarlas. Los equipos de servidor y red pueden trabajar con mayor independencia para mejorar la agilidad. 9

10 Cómo funciona NVGRE? La virtualización de red de Hyper-V puede usar dos mecanismos diferentes para virtualizar direcciones IP: Encapsulación de enrutamiento genérico para la virtualización de redes (NVGRE). Reescritura de direcciones IP. NVGRE encapsula (o pone en túnel) los paquetes IP de las VM dentro de otro paquete antes de transmitirlos en la red física. El paquete de encapsulación tiene información de enrutamiento y direccionamiento IP de la red física que corresponde a los hosts de Hyper-V en la red física. En el diagrama, la VM-A tiene una dirección IP de y se ejecuta en el HOST-A; el HOST-A tiene una dirección IP de en la red física. La VM-C tiene una dirección IP de y se ejecuta en el HOST-B, el cual tiene una dirección IP de en la red física. Cuando la VM-A envía información a la VM-C, se produce la siguiente secuencia: 1. La VM-A envía un paquete TCP a la red con una dirección IP de origen de y una dirección de destino de El paquete TCP llega al conmutador de red Hyper-V en el HOST-A. A causa de la directiva de virtualización de red de Hyper-V aplicada al HOST-A, el paquete TCP se encapsula en un paquete NVGRE. El nuevo paquete NVGRE tiene una dirección de origen de y una dirección de destino de El paquete NVGRE también tiene un valor que representa el identificador de subred virtual (VSID) que se le ha agregado. 3. El paquete NVGRE se envía por la red física y llega al HOST-B. 4. El HOST-B examina el VSID y abre el paquete NVGRE. En función del VSID y la dirección de destino del paquete TCP original, el HOST-B reenvía el paquete TCP al conmutador virtual Hyper-V en el HOST-B conectado a VM-C. 5. El paquete TCP llega a la VM-C. 10

11 La VM-A y la VM-C nunca son conscientes del direccionamiento de NVGRE o del VSID. Los VSID pueden permitir el hospedaje seguro de servicios multiempresa, donde los diferentes servicios pueden reutilizar los mismos intervalos de direcciones IP pero dentro de su propia subred virtual. NVGRE no necesita ningún hardware especial; se puede implementar usando el conmutador y la infraestructura de enrutamiento existentes. NVGRE es el modo de virtualización de red preferido para la mayoría de implementaciones. 11

12 Cómo funciona la reescritura de direcciones IP? También puede usar el mecanismo de reescritura de IP para la virtualización de red. La reescritura de direcciones IP cambia las direcciones de origen y de destino en un paquete TCP cuando transmite los datos entre VM por la red física. En el diagrama, la VM-A tiene la dirección IP y se ejecuta en el HOST-A; el HOST-A tiene las direcciones IP y en la red física. La VM-C tiene una dirección IP y se ejecuta en el HOST-B, el cual tiene las direcciones IP y en la red física. Cuando la VM-A envía información a la VM-D, se produce la siguiente secuencia: 1. La VM-A envía un paquete TCP a la red con una dirección IP de origen de y una dirección de destino de El paquete TCP llega al conmutador de red Hyper-V en el HOST-A. A causa de la directiva de virtualización de red de Hyper-V aplicada al HOST-A, el paquete TCP cambia la dirección de origen a y la dirección de destino a El paquete TCP se envía por la red física y llega al HOST-B. 4. El HOST-B examina el paquete TCP y, en función de la dirección de destino, reenvía el paquete TCP al conmutador virtual Hyper-V del HOST-B conectado a VM-C. 5. El paquete TCP llega a la VM-C. La reescritura de direcciones IP ha sido ideada para cargas de trabajo de VM con requisitos muy altos de ancho de banda, como 10 gigabits por segundo. El modo de reescritura de direcciones IP requiere una dirección de proveedor exclusiva para cada dirección de cliente. 12

13 Qué son las subredes virtuales? En la virtualización de red de Hyper-V, puede crear subredes virtuales para satisfacer requisitos similares a los de una VLAN en redes físicas. Una subred virtual funciona como un dominio de difusión, segregando el tráfico IP de otras subredes virtuales. Las subredes virtuales tienen el siguiente comportamiento: Las VM de la misma subred virtual deben usar el mismo prefijo de IP, aunque las subredes virtuales alojan direcciones IPv4 y IPv6 al mismo tiempo. Cada subred virtual pertenece a una sola entidad llamada red de cliente y está asignada a un solo VSID. El VSID es un valor único entre 4096 y (2 24-2). En la virtualización de red de Hyper-V, dado que usamos un modelo de cliente/proveedor para describir diferentes elementos de la red virtual, podemos referirnos a una red virtual que representa varias subredes virtuales. Una red de cliente se identifica con un único identificador de dominio de enrutamiento (RDID). Una red de cliente forma un límite de aislamiento porque la virtualización de red de Hyper-V no entregará tráfico entre RDID. Sin embargo, una red de cliente puede tener muchas subredes virtuales y la virtualización de red puede dirigir tráfico entre las subredes virtuales con el mismo RDID. En el diagrama, el tráfico de la subred virtual con el VSID 5099 se puede entregar a las VM de las otras dos subredes virtuales en el RDID 1 de la red de cliente. Sin embargo, el tráfico de cualquier red virtual del RDID 1 de la red de cliente no puede pasar a las subredes virtuales del RDID 2 de la red de cliente. 13

14 Qué es la puerta de enlace de virtualización de red de Hyper-V? No todos los servidores y clientes de una infraestructura de red se pueden virtualizar; por ello, los servidores físicos, los equipos cliente y los dispositivos de red se tienen que seguir comunicando con las VM de la red. Puede usar una puerta de enlace de virtualización de red de Hyper-V para activar las VM de las subredes virtuales para que se comuniquen con los hosts de las subredes y las VLAN de la red física. Un importante beneficio de la virtualización de red de Hyper-V es la posibilidad de usar las capacidades de la red privada virtual (VPN) para conectar dos ubicaciones físicas distintas y pasar tráfico entre VM de cada ubicación por la VPN sin que las VM sean conscientes de la VPN. Este beneficio permite implementaciones perfectas de varios centros de datos en Internet, lo que facilita que las organizaciones de hospedaje proporcionen capacidad adicional a las organizaciones privadas cuando sea necesario, moviendo VM a la infraestructura de hospedaje sin necesidad de volverlas a configurar. Este escenario recibe el nombre de implementación en la nube híbrida y, con la virtualización de red de Hyper-V, las organizaciones de hospedaje pueden lanzar ofertas del tipo traiga su propia dirección IP, aunque las direcciones de los clientes se solapen. 14

15 Otros recursos y lecturas Introducción a Virtualización de red de Hyper-V Detalles técnicos de la virtualización de red 15

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