Qu'est-ce que la virtualisation réseau ?

Définition de la virtualisation réseau

La virtualisation réseau est une technologie qui dissocie les fonctions et services réseau du matériel physique sous-jacent pour les fournir sous forme logicielle. Ces fonctions réseau comprennent :

• le routage IP (protocole Internet),
• la commutation et le filtrage de paquets,
• l'équilibrage de charge,
• et les réseaux privés virtuels.

Elles sont regroupées dans un pool unique de ressources au sein de réseaux virtuels.

L'infrastructure informatique traditionnelle fournit des ressources réseau sur des serveurs physiques, des routeurs et des commutateurs. Les réseaux virtualisés, quant à eux, créent une superposition logique qui vous permet de traiter la plupart des fonctions réseau indépendamment du matériel. Cela signifie que vous pouvez créer, déployer, provisionner et gérer des réseaux virtuels dans un logiciel, en vous appuyant uniquement sur l'infrastructure physique pour gérer le transfert des paquets IP.

Quelles sont les possibilités offertes par la virtualisation réseau ?

La virtualisation réseau offre différentes possibilités, et notamment :

• regrouper plusieurs réseaux physiques en un seul réseau virtuel,
• diviser un réseau unique en plusieurs segments virtuels,
• connecter des machines virtuelles (VM) entre différents domaines.

Les réseaux virtuels peuvent être isolés les uns des autres, même s'ils partagent tous le même matériel physique sous-jacent.

La virtualisation des serveurs permet de créer plusieurs machines virtuelles qui résident sur un seul serveur physique. De son côté, la virtualisation réseau vous permet d'avoir plusieurs réseaux virtuels qui fonctionnent sur une seule infrastructure réseau physique.

En quoi la virtualisation réseau diffère-t-elle des réseaux traditionnels ?

La virtualisation réseau représente une rupture significative par rapport à l'infrastructure informatique traditionnelle. Dans les faits, elle vous libère des contraintes matérielles et des défis liés à la mise en réseau physique des machines virtuelles. La virtualisation par logiciel confère une grande flexibilité, vous permettant de regrouper ou séparer les réseaux virtuels selon vos besoins. Par exemple, il est possible de réserver des réseaux spécifiques à des charges de travail déterminées. Avec un logiciel de virtualisation, vous pouvez organiser et connecter les machines virtuelles comme vous le souhaitez.

Contrairement aux architectures matérielles propriétaires, il n'est pas nécessaire de reconfigurer le matériel physique pour créer ou modifier des réseaux virtuels. Ainsi, l'augmentation ou la réduction de la capacité peut être rapide et facile.

Comment fonctionne la virtualisation réseau ?

La virtualisation réseau s'appuie sur une couche logicielle — gérée par l'hyperviseur et, dans les architectures modernes, par un contrôleur réseau dédié — qui abstrait les fonctions réseau du matériel sous-jacent. Cette couche présente aux machines virtuelles des commutateurs, routeurs et cartes réseau virtuels, tout en orchestrant l'attribution dynamique des ressources entre les différentes charges de travail. Chaque réseau virtuel est isolé des autres et peut avoir des politiques différentes de celles des autres réseaux. 

L'un des aspects que les entreprises apprécient le plus dans ce que permet un logiciel de virtualisation est la liberté. En effet, une fois les politiques réseau et sécurité configurées, vous pouvez déplacer l’application vers un autre hôte (serveur). Les configurations de réseau et sécurité vont la suivre.

Lorsqu'il devient nécessaire de créer de nouvelles charges de travail pour faire évoluer une application, celles-ci héritent automatiquement des mêmes stratégies réseau et de sécurité déjà configurées.

Cela permet de garantir la cohérence des politiques et de faire gagner du temps et des efforts au service informatique.  

Les hôtes et les charges de travail tels que les VM peuvent communiquer avec d'autres hôtes et charges de travail situés sur des réseaux virtuels distincts, à l'aide de protocoles hôtes spécifiques ainsi que de commutateurs et routeurs virtuels. L'un des avantages de cette communication entre charges de travail est qu'elle ne transite pas par le réseau physique, réduisant ainsi la latence.

Pourquoi la virtualisation réseau est-elle importante ?

La virtualisation réseau, comme d'autres types de virtualisation , est une pratique extrêmement courante dans les entreprises modernes. Elle permet au service informatique :

• d'optimiser l'utilisation de l'infrastructure physique,
• de réduire la charge de gestion,
• et tirer pleinement parti de la virtualisation des réseaux dans le cloud computing.

Les réseaux virtuels sont plus dynamiques, plus efficaces et plus évolutifs.

La virtualisation réseau procure efficacité, flexibilité et agilité. Ces bénéfices deviennent de plus en plus indispensables pour les entreprises qui souhaitent :

• rester compétitives,
• répondre aux besoins évolutifs de leurs clients et aux tendances du marché,
• et tirer pleinement parti de la virtualisation des réseaux dans le cloud computing.

La virtualisation permet de provisionner des ressources ou de mettre à jour des applications en quelques minutes. Il est aussi possible d'augmenter ou de réduire la capacité selon les besoins et d'accélérer la mise sur le marché.

Les types de virtualisation réseau

Il existe deux principaux types de virtualisation réseau : l’externe et l’interne.

La virtualisation réseau externe  

Ce type de procédé vous permet de virtualiser des réseaux physiques qui se trouvent sur le même réseau local (LAN). Celui-ci peut s'étendre sur plusieurs serveurs physiques. Grâce à des commutateurs et des adaptateurs virtuels, plusieurs réseaux locaux physiques peuvent être regroupés. Cela permet de créer un réseau local virtuel (VLAN). Les entreprises utilisent ce type de virtualisation réseau pour rendre la gestion plus efficace. En effet, il permet au service informatique de gérer et configurer plusieurs systèmes connectés au VLAN au lieu de travailler individuellement sur chaque machine. 

La virtualisation réseau interne 

Ce type de procédé est limité à un seul serveur. Il simule un réseau physique au moyen de commutateurs virtuels et de composants logiciels qui permettent aux machines virtuelles ou aux conteneurs hébergés sur ce serveur de communiquer entre eux, à savoir :

• des commutateurs virtuels (vSwitch) qui assurent la commutation des paquets entre les VM,
• des composants logiciels d'isolation et de routage interne,
• des conteneurs ou machines virtuelles avec leurs dépendances logicielles, regroupés sur le même hôte.

Toutes les machines virtuelles qui se trouvent sur ce serveur peuvent communiquer entre elles sans devoir recourir à un réseau externe. 

Les types de virtualisation réseau selon leur emplacement

Au-delà de la distinction interne/externe, la virtualisation réseau se classe également selon son emplacement dans l'infrastructure :

• datacenter,
• réseau étendu (WAN),
• ou réseau local (LAN).

Le software-defined networking (SDN) figure parmi les principales technologies de virtualisation des réseaux dans les datacenters, grâce à son contrôle centralisé et à sa gestion automatisée des ressources. Ses extensions au WAN (SD-WAN) et au LAN (SD-LAN) permettent aux entreprises d'étendre cette approche logicielle à l'ensemble de leur infrastructure réseau, gagnant ainsi en efficacité opérationnelle et en agilité. Les réseaux WAN virtuels permettent aux services informatiques d'optimiser l'utilisation de la bande passante pour les applications critiques et autres charges de travail. Les entreprises utilisent souvent les VLAN pour gérer et contrôler plus efficacement le trafic réseau et pour créer des réseaux virtuels distincts.

Virtualisation des réseaux et cloud computing

La virtualisation et le cloud computing sont des technologies qui se complètent. De nombreuses entreprises utilisent la virtualisation réseau pour réduire la complexité de la gestion et mettre en commun les ressources réseau basées sur le cloud. Elles utilisent aussi la virtualisation réseau dans le cloud. Cela permet de créer plusieurs réseaux virtuels sur un seul serveur physique ou une autre infrastructure.

Les avantages de la virtualisation réseau dans le cloud

Avec la virtualisation réseau pour les environnements de cloud computing, les entreprises peuvent :

• Optimiser les ressources plus efficacement : la présence de plusieurs réseaux virtuels sur une seule infrastructure matérielle favorise une utilisation optimale de la bande passante et des ressources. Cela contribue à améliorer les performances du réseau et à réduire les congestions.
• Renforcer la sécurité grâce à l'isolation : chaque réseau peut disposer de politiques de sécurité et d'isolation distinctes qui garantissent qu'une violation n'affectera aucun autre réseau virtuel sur la même infrastructure.
• Augmenter la flexibilité et l'évolutivité : vous pouvez créer des réseaux virtuels adaptés à des besoins spécifiques de charge de travail, accélérer le provisionnement par l'automatisation et faire évoluer la capacité à la demande — sans dépendance à des cycles d'achat de matériel réseau.
• Simplifier la gestion du cloud : grâce à son contrôle centralisé, la virtualisation réseau simplifie les tâches telles que la configuration, le monitoring et le dépannage dans le cloud.
• Améliorer la reprise après sinistre et assurer la continuité des opérations : les réseaux virtuels peuvent être répliqués ou déplacés d'un hôte à l'autre selon les besoins, voire vers des datacenters sur site. Grâce à cette redondance, la reprise après sinistre et la continuité des opérations sont améliorées, même dans les pires situations.

Qu'est-ce qu'un cloud privé virtuel (VPC) ?

Un cloud privé virtuel (VPC) est un environnement réseau isolé et logiquement segmenté à l'intérieur d'une infrastructure cloud partagée — l'une des applications les plus courantes de la virtualisation réseau dans le cloud. Si vous avez des charges de travail sur le cloud public, vous partagez probablement du matériel physique avec d'autres clients et utilisateurs. En virtualisant votre réseau cloud, vous bénéficiez d'un pool dédié et isolé de ressources réseau qui vous appartiennent exclusivement. Ce pool possède ses propres politiques de sécurité, tables de routage, sous-réseaux et adresses IP. Cela vous permet de contrôler vos environnements réseau et de définir les politiques et topologies réseau comme vous le souhaitez.

Les avantages de la virtualisation réseau

La virtualisation réseau apporte des bénéfices concrets en matière de simplicité opérationnelle, d'agilité, de sécurité et de coûts. Voici les principaux avantages pour les entreprises.

Un réseau plus simple, plus flexible et plus sécurisé

• Simplifier la gestion du réseau : les réseaux virtuels réduisent la charge de gestion liée au matériel physique, car celui-ci n'a plus besoin d'être configuré. Grâce à la technologie de virtualisation, de nombreuses tâches de gestion, tant dans le datacenter que dans le cloud, sont automatisées, ce qui permet de gagner du temps et de réduire les coûts de gestion informatique.
• Augmenter la flexibilité du réseau : la virtualisation vous permet de déplacer les ressources et les charges de travail là où vous en avez besoin, quand vous le souhaitez, quelle que soit la topologie matérielle physique. La mise à l'échelle est également rapide et facile, ce qui permet à votre entreprise de réagir plus efficacement aux fluctuations des tendances du marché ou aux préférences des clients.
• Prise en charge des modèles de travail à distance et hybrides : grâce à un pool de ressources partagé sur des réseaux virtualisés, les collaborateurs peuvent rester productifs où qu'ils se trouvent.
• Renforcer la sécurité sur tous les réseaux : l'isolation des réseaux virtuels améliore significativement la posture de sécurité globale. Si un attaquant compromet un réseau, l'isolation l'empêche de se propager latéralement vers les autres réseaux virtuels. Cette segmentation protège également les données sensibles du reste de l'infrastructure, qu'elle soit sur site ou dans le cloud.

Réduire les coûts grâce à la virtualisation réseau

• Accélérer la rentabilisation : grâce à l'automatisation et à la réduction de la charge administrative, le temps nécessaire au provisionnement du réseau peut être réduit de plusieurs jours ou semaines à quelques minutes seulement. La virtualisation réseau permet donc une grande agilité et une grande efficacité, ce qui se traduit par des économies de temps et d'argent.
• Réduire les coûts matériels : la possibilité de créer plusieurs réseaux virtuels sur un seul serveur réduit l'encombrement physique du datacenter. Moins de matériel signifie moins d'espace au sol, des besoins réduits en climatisation et en alimentation électrique, et des économies durables sur les coûts opérationnels du datacenter.

Les défis de la virtualisation réseau

Comme toute technologie d'infrastructure, la virtualisation réseau introduit des défis spécifiques en matière de gouvernance, de compétences et de visibilité. Les comprendre permet de les anticiper et de choisir une plateforme conçue pour les adresser.

Gestion des réseaux virtuels et des ressources

• La prolifération des réseaux virtuels : les réseaux virtuels étant très faciles à créer et à provisionner à la demande, cela peut parfois entraîner la multiplication de réseaux virtuels qui ne sont plus nécessaires (parce que le projet est terminé, etc.). Ces réseaux pourraient continuer de consommer des ressources, de vous coûter de l'argent (en particulier dans les environnements cloud où vous ne payez que ce que vous utilisez) et d'ajouter de la complexité à votre infrastructure.
• Les considérations relatives aux changements dans l'architecture réseau : le transfert de charges de travail et d'autres données vers des réseaux virtuels peut modifier la manière dont la charge de travail consomme les ressources ou peut avoir un impact initial sur des facteurs tels que la résilience et la sécurité. Ces problèmes peuvent être résolus, mais la courbe d'apprentissage risque d'être abrupte au début.

Complexité technique et collaboration inter-équipes

• Le manque de collaboration entre les équipes : la virtualisation fusionne des disciplines traditionnellement cloisonnées — notamment la mise en réseau, la sécurité et l'infrastructure. Au début, il peut être difficile de maintenir la collaboration entre les équipes afin d'assurer le bon fonctionnement de l'ensemble de l'infrastructure.
• Un éventuel déficit de compétences : la virtualisation réseau étant une approche totalement différente de l'informatique, il pourrait être difficile de former rapidement des collaborateurs informatiques à la gestion, à la configuration et à la maintenance des réseaux virtuels.
• Le transfert de visibilité vers les réseaux : la couche d'abstraction entre les réseaux virtuels et l'infrastructure physique peut signifier que les outils de surveillance auxquels vous êtes habitués ne vous offrent plus la visibilité dont vous avez besoin sur les réseaux. Cependant, il existe de nombreux outils optimisés pour les réseaux virtualisés et autres infrastructures.
• La complexité accrue due à l'automatisation et à l'IA : l'automatisation et l'intelligence artificielle (IA) transforment la gestion des environnements virtualisés, mais leur déploiement requiert des compétences spécifiques. Sans accompagnement adapté, ces technologies peuvent paradoxalement augmenter la complexité plutôt que la réduire.

Exemples de réseaux virtuels

Voici quelques exemples courants de virtualisation réseau :

• VLAN : Il s’agit d’un segment de réseau local virtualisé qui regroupe des nœuds et périphériques de plusieurs réseaux locaux en un seul réseau virtuel. Les VLAN partagent un pool de ressources réseau. Ils sont utilisés pour améliorer les performances des réseaux à fort trafic et accélérer le provisionnement et la mise à jour des réseaux.
• Superpositions de réseaux (network overlays) : ces couches virtuelles sont déployées au-dessus de l'infrastructure réseau physique pour créer des réseaux logiques indépendants du matériel. Les protocoles de superposition courants incluent VXLAN, GENEVE et NVGRE. Les superpositions permettent aux administrateurs de définir, configurer et gérer le flux de données sans intervention sur l'infrastructure physique sous-jacente.
• Virtualisation des fonctions réseau (NFV) : c’est une stratégie utilisée par les opérateurs de télécommunications pour déplacer des fonctions réseau (pare-feu, routage, équilibrage de charge), des équipements physiques vers des serveurs virtuels ou du matériel standard. Cela permet d'offrir des fonctionnalités spécifiques sans nécessiter de matériel spécialisé.
• Network slicing 5G : les opérateurs télécoms utilisent la virtualisation réseau pour diviser une infrastructure 5G physique unique en plusieurs réseaux virtuels indépendants. Chaque tranche (slice) peut être dimensionnée et configurée pour répondre aux exigences spécifiques d'un cas d'usage — latence ultra-faible pour l'industrie 4.0, haut débit pour le streaming, ou connectivité massive pour l'IoT.
• Software-Defined Networking (SDN) : approche dans laquelle le plan de contrôle réseau est dissocié du plan de données et centralisé dans un contrôleur logiciel. Le SDN constitue la base technologique de la plupart des plateformes de virtualisation réseau modernes, des datacenters d'entreprise aux environnements cloud hybrides.

Virtualisation réseau et software-defined networking

La virtualisation réseau et le software-defined networking (SDN) sont deux approches complémentaires de la modernisation des réseaux, souvent confondues mais techniquement distinctes. Historiquement, la virtualisation réseau a été l'un des premiers cas d'usage du SDN, et certains experts la considèrent comme l'un de ses sous-ensembles d'origine. La différence fondamentale réside dans la manière dont chaque technologie sépare les ressources et les fonctions du matériel sous-jacent.

Les différences entre la virtualisation réseau et le SDN

La principale différence entre ces deux solutions est que le SDN n’isole pas complètement les fonctions réseau du matériel physique.

En effet, il virtualise principalement le plan de contrôle du réseau tout en continuant à s'appuyer sur des routeurs et des commutateurs physiques pour acheminer le trafic sur le réseau. Les routeurs et commutateurs physiques peuvent être commandés par un logiciel. Toutefois, ce sont les routeurs et commutateurs qui assurent le routage des paquets. Le SDN permet toujours d'obtenir des réseaux plus flexibles et plus agiles que les réseaux traditionnels.

Les avantages du SDN et de la virtualisation réseau

Le SDN permet aux réseaux d'être programmables et flexibles. Ceci est rendu possible car il virtualise le plan de contrôle en l’isolant du plan de données du matériel. La logique qui sous-tend la séparation des plans de contrôle et de données peut s'expliquer de plusieurs façons :

• Cela offre aux clients la liberté d'utiliser le logiciel et le matériel de leur choix. Comme le matériel n'a pas besoin de toutes les fonctions de contrôle, il peut souvent coûter moins cher.
• Les utilisateurs peuvent créer des réseaux étendus composés de plusieurs périphériques matériels. Cela permet de bénéficier d'un plus large éventail de stratégies de transfert de paquets et d'un flux de données plus précis.
• La programmabilité du réseau est un élément clé du SDN. Il permet aux utilisateurs de s'appuyer sur des outils tiers et des API pour bénéficier d'un point unique de contrôle ou d'interaction sur l'ensemble du réseau.

Cas d’utilisation des deux technologies

Le SDN et la virtualisation réseau ne sont pas des technologies concurrentes. Cependant, il existe des cas où l'une est plus souvent utilisée que l'autre. Le SDN consiste à centraliser la gestion du réseau. La virtualisation réseau, elle, se concentre davantage sur la répartition des fonctions réseau entre plusieurs hôtes virtuels. Par exemple, le SDN est généralement déployé dans les datacenters ou dans les grands campus sur site où le contrôle centralisé est un avantage. Il facilite la gestion du réseau et la rend plus agile. La virtualisation réseau est plus utilisée que le SDN dans les réseaux étendus (WAN), où elle permet de réduire les besoins en matériel physique. Étant donné que la virtualisation réseau permet d'isoler les fonctions réseau, elle peut limiter les coûts et contribuer à réduire la complexité du WAN.

Ces deux technologies sont souvent déployées conjointement dans les environnements hybrides et multicloud modernes. Le SDN rationalise la gestion centralisée du réseau, tandis que la virtualisation réseau (et plus spécifiquement la NFV) virtualise des fonctions discrètes comme les équilibreurs de charge, les pare-feu ou les passerelles VPN. Cette approche combinée est désormais standard dans les architectures cloud d'entreprise, où elle réduit la dépendance aux appliances matérielles dédiées.

Logiciel de virtualisation réseau

Pour tirer le meilleur parti de la virtualisation réseau, vous devez disposer des outils adaptés pour : 

• la gestion,
• le monitoring,
• la sécurité,
• le dépannage, etc.

Pour cela, vous pouvez choisir entre de nombreux outils de virtualisation réseau. Il est donc important de bien vous renseigner afin de choisir des solutions qui répondront à vos besoins.

Il existe des outils pour :

• créer et gérer des réseaux virtuels,
• programmer et contrôler des périphériques et des services réseau,
• déployer et orchestrer des fonctions réseau,
• tester et surveiller des réseaux virtualisés,
• identifier et résoudre des problèmes,
• et bien plus encore.

Voici quelques éléments à prendre en compte lorsque vous recherchez un logiciel de virtualisation réseau adapté :

• Considérez bien la taille, la complexité et la topologie de votre réseau. Une bonne solution doit être capable de gérer sa structure et son échelle.
• Analysez vos usages actuels et anticipez vos usages futurs. Quels critères sont prioritaires pour votre organisation : maîtrise des coûts, qualité de l'assistance, niveau de sécurité, conformité réglementaire ?
• Quelle est la réputation du fournisseur de solutions dans votre secteur ? Est-il respecté et a-t-il fait ses preuves ?
• Quelle est la vision du fournisseur concernant les améliorations ou mises à jour futures de la solution ?
• Quel type de documentation et d'assistance le fournisseur propose-t-il ? Ces éléments sont-ils inclus dans le prix d'achat ?
• Dans quelle mesure la solution s'intègre-t-elle à d'autres infrastructures ou systèmes ?

Avec une planification rigoureuse et une consultation active des parties prenantes, vous pourrez identifier la solution de virtualisation réseau la mieux adaptée à vos besoins actuels et à votre trajectoire d'évolution.