Informe de la Oficina del CTO: la tercera ola de Internet

Por Geng Lin, director técnico de F5

The COVID-19 pandemic that shocked the world has brought greater volatility, but the world is not reacting unexpectedly in the face of crises and opportunities. We have seen that COVID has exponentially accelerated the pace of digitization. Satya Nadella, CEO of Microsoft, has famously stated that we have witnessed multiple years’ worth of Digital Transformation being accelerated in just a few months.

Today, the world is inarguably going digital. One of the consequences of digitization is more data. IDC, in its “Data Age 2025” report, predicts that the world’s data will grow to 175ZB by 2025.¹ This data will be stored in the core (traditional and cloud data centers), at the edge, and on edge endpoints like PCs, smartphones, and IoT devices. Moreover, 30% of this data will be consumed in real-time.

This is, in part, due to advances in technology. Data transfer speeds with 5G are up to 100 times faster than previous wireless generations, and latency typically decreases from 20ms to 1ms.² These new capabilities will increase data generation velocity and the ability to process it in real-time.

Much of this real-time data is generated and consumed by stationary devices: light bulbs, security cameras, home appliances. One-third of homeowners have increased usage of devices during the pandemic, including nearly half (46%) of smart door lock owners.³ But a significant percentage are mobile: wearables in healthcare, connected vehicles, sensors that track and monitor supply chains. As of November 2020,⁴ in the U.S. alone, 45% of web traffic originated from mobile phones.

Este crecimiento explosivo de los dispositivos ha cambiado radicalmente la definición de usuario, ya que las máquinas, los scripts y los programas informáticos actúan ahora en un rol que antes solo se delegaba en las personas. Se espera que este crecimiento continúe.

At the same time, the number of people using this technology continues to expand. In 2019 there were 4.9 billion Internet users. By the end of 2022 that is expected to grow to 6 billion. And by 2030, experts predict that 90 percent of the projected world population—8.5 billion—six years of age and older will be digitally active.⁵ Many of these users now rely on digital services in almost every area of their lives. For example, telemedicine use grew a staggering 6000% during the pandemic.⁶

Las presiones y exigencias de una sociedad distribuida y digitalmente activa, combinadas con el crecimiento explosivo de los dispositivos, indican el inicio de una tercera era de Internet.

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La evolución del borde está impulsada por la tercera ola de Internet

Creemos que el auge y la evolución de la computación de extremo seguirán inevitablemente a la llegada de la tercera ola de Internet. Como sabemos, la transformación de Internet impulsó al mundo hacia la era del PC y de Internet. La computación en la nube y la adopción de los smartphones introdujeron la era de la Internet móvil. Ahora estamos entrando en una tercera era, la de la Internet de las cosas en movimiento.

Los retos que surgen en esta era están impulsando el cambio en el ecosistema de borde, pasando de un Edge 1.0 estático y cerrado a un Edge 2.0 abierto y autónomo. Este proceso es como la evolución de los organismos unicelulares a los organismos complejos.

El ecosistema de borde ha evolucionado

Por ejemplo, en las primeras etapas del movimiento de la nube, unas pocas grandes nubes públicas y redes de entrega de contenido (CDN) dominaban la entrega de aplicaciones de Internet y la distribución de servicios digitales. Estos proveedores funcionaban como puntos de control centralizados para el ecosistema de aplicaciones de Internet, de forma parecida a como funcionan los doce nervios craneales en el cuerpo humano. A medida que los casos de uso y el ecosistema de la nube crecen, vemos la necesidad de que los servicios digitales tomen decisiones en tiempo real basadas en el conocimiento localizado en el “borde” de Internet, de forma similar a como se comporta el sistema nervioso autónomo en el cuerpo humano.

Esta es la evolución que lleva al borde a una nueva era autonómica. Esto no es sorprendente. Cada ola de Internet ha traído consigo retos que han sido abordados en parte por la computación de extremo.

Primera ola: Edge 1.0

Tim Berners-Lee, el inventor de la World Wide Web, previó el reto de la congestión relacionada con la transferencia de grandes cantidades de contenido web a través de enlaces lentos al que se enfrentarían los usuarios de Internet; a este problema lo denominó “World Wide Wait”. El enfoque del paradigma dominante en aquel momento se centraba, acertadamente, en la distribución del contenido web relativamente estático o de las aplicaciones web para acercarlos a los usuarios y satisfacer la necesidad de velocidad y redundancia. Esta necesidad dio lugar a una serie de principios arquitectónicos clave, como el punto de presencia físico (PoP) cerca de los usuarios finales, el almacenamiento en caché de los contenidos, la predicción de la ubicación, la evitación de la congestión, los algoritmos de enrutamiento distribuido, etc.

Segunda ola: Edge 1.5

La llegada de Web 2.0, junto con la aparición de nubes públicas y soluciones SaaS, introdujo nuevos principios arquitectónicos. Las aplicaciones se convirtieron en la principal forma de contenido en Internet. Como tal, el borde distribuido no podía persistir en su forma incipiente: tenía que evolucionar junto con las arquitecturas de las aplicaciones que proporcionaba, mientras se encontraba bajo la creciente presión de asegurar una economía digital en crecimiento. Dado que gran parte de la economía mundial depende ahora en gran medida de las aplicaciones centradas en el comercio, los servicios de seguridad se convirtieron rápidamente en un elemento básico de los proveedores de redes de distribución de contenidos (CDN), cuya presencia en todo el mundo se acercaba más al usuario (y, por tanto, resolvía antes las amenazas) que la nube y el centro de datos tradicional. Estos servicios se construyeron sobre la infraestructura puesta en marcha para distribuir contenidos y, por tanto, representan entornos cerrados y patentados.

Tercera ola: Edge 2.0

Hoy en día, las aplicaciones ya no son los destinos de enrutamiento “pasivos” de la red de entrega, sino que son participantes activos. Por ejemplo, con las aplicaciones distribuidas basadas en Kubernetes, la lógica de la aplicación (empaquetada dentro de un contenedor) puede trasladarse dinámicamente a cualquier ubicación de computación apropiada con una pila de Kubernetes de apoyo. Esto contrasta directamente con los principios de arquitectura sobre los que se construyeron las primeras soluciones de borde. Es decir, tienen sus raíces en una época en la que los contenidos (o las aplicaciones) eran entidades estáticas asociadas a las ubicaciones físicas. Estas soluciones de borde suponen que la red de entrega de contenidos funciona por sí sola como “plataforma inteligente” para conectar a los usuarios con las aplicaciones, mientras que las aplicaciones (y los usuarios) siguen siendo “puntos de conexión” pasivos a la “plataforma inteligente”. Este enfoque ya no es la mejor forma arquitectónica de conectar a los usuarios con los contenidos o las aplicaciones.

Los usuarios también han evolucionado. No solo su sofisticación digital y su apetito por el compromiso digital están a años luz de donde estaban cuando la primera CDN comenzó en 1998, sino que la tecnología ha forzado un cambio en la definición de lo que son. Hoy en día, un “usuario” puede ser una máquina, un script o un servicio automatizado que actúa en nombre de una persona. Puede ser un sensor que recopila datos críticos de una planta de fabricación o de un campo agrícola. Por un lado, estos “usuarios” siguen siendo portadores de los deseos de rapidez, seguridad y privacidad de sus homólogos humanos. Por otro lado, estos nuevos “usuarios” (puntos de conexión inteligentes de IoT con pilas de aplicaciones integradas) suelen participar en el procesamiento dinámico de la lógica de las aplicaciones y el análisis de datos para ofrecer experiencias digitales seguras y óptimas al usuario.

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La aparición de Edge 2.0

Los principales retos de las aplicaciones para los que surgió Edge (la velocidad y la seguridad) siguen existiendo hoy en día. Lo que ha cambiado es la definición de aplicación (de una instancia estática que reside en una ubicación fija a unidades contenedoras “móviles”), de usuario (de un usuario humano a una “cosa” inteligente), de ubicación (de una dirección IP a una identificación lógica) y de los casos de uso que el borde pretende admitir (de la entrega de contenidos a la distribución dinámica de aplicaciones y la toma de decisiones en tiempo real en el borde).

Digital transformation and IoT is driving new requirements for digital experiences that result in the need for application distribution, real-time intelligence and decision making at the Edge. As such, edge computing is becoming a key enabler of digital transformation in the industry. According to the 2021 State of Application Strategy report,⁷ 76% of organizations have implemented or are actively planning edge deployments, with improving application performance and collecting data/enabling analytics as the primary drivers.

Furthermore, a huge number of “things” have been incorporated in the latest round of digital transformation. Cisco’s Annual Internet Report⁸ predicts that “by 2023, there will be more than three times more networked devices on Earth than humans. About half of the global connections will be machine-to-machine connections and the M2M space will be dominated by consumer-oriented 'things' in smart homes and automobiles.” Due to the past separation of IT and OT (operational technology), although cloud computing has brought about a great increase in computing power, the addition of “things” still introduces challenges to the network architecture under the cloud model. In the mobile IoT environment of the Edge 2.0 era, IT and OT will be converged and have more powerful intelligent sensing and automation capabilities. In other words, in addition to the centralized data processing enabled by cloud computing, the network edge will bring together an abundance of devices and data, and provide tremendous computing power close to the endpoint, thereby unleashing great business value.

Para que las organizaciones aprovechen las ventajas de Edge 2.0 y obtengan sus beneficios, una de las cosas que necesitarán es una plataforma de distribución de aplicaciones centrada en la distribución holística de aplicaciones y basada en un conjunto diferente de principios de diseño tecnológico.

Una plataforma de distribución de aplicaciones Edge 2.0 debe basarse en los siguientes principios clave de diseño:

Plano de control unificado

Para una plataforma de distribución de aplicaciones Edge 2.0, el “borde” puede ser cualquier entorno físico o lógico, desde los puntos de conexión del usuario hasta las nubes públicas. Un plano de control de aplicaciones unificado garantiza la definición común de las políticas de seguridad, las políticas de localización de los datos y la gestión de las identidades de los usuarios en diferentes entornos, y refuerza la ejecución mediante la integración con herramientas de automatización y organización.

Orientado a la aplicación

Una plataforma de distribución de aplicaciones Edge 2.0 se integrará plenamente con las herramientas de gestión del ciclo de vida de las aplicaciones. Las políticas de seguridad de las aplicaciones, las políticas de localización de los datos, la gestión de las identidades y la organización de recursos se “declaran” a través del plano de control unificado y se aplican en cualquier entorno en el que se ejecute la plataforma. El borde se convierte en una “propiedad declarada” de la aplicación de destino (lo que hace que cada aplicación tenga su propio borde “personalizado”) y la plataforma lo “ejecuta” sin necesidad de aprovisionamiento manual. Los desarrolladores pueden centrarse simplemente en la lógica de la aplicación, en las interacciones de la aplicación (API) y en los flujos de trabajo empresariales sin preocuparse de la gestión de la infraestructura o de las ubicaciones.

Seguridad distribuida integrada en la plataforma

En una plataforma de distribución de aplicaciones Edge 2.0, las políticas de seguridad de las aplicaciones se definen de forma común a través del plano de control unificado. Se distribuyen para su aplicación en todos los entornos en los que se ejecuta la aplicación. Las capacidades de seguridad integradas directamente en la plataforma (por ejemplo, el cifrado y la mejor detección de bots) permiten que estas funciones de seguridad se muevan con la aplicación por defecto.

Procesamiento de datos distribuidos y análisis integrado

Una plataforma de distribución de aplicaciones Edge 2.0 se convierte en un tejido global para la lógica de la aplicación y en un tejido global para el procesamiento y el análisis de datos. Cualquier servicio digital requiere tanto datos como lógica de aplicación, pero no debería exigirse que la ubicación para almacenar, procesar y transformar los datos sea la misma que la de la lógica de aplicación. La ubicación de los datos debería especificarse de forma independiente como un conjunto de políticas a nivel de plataforma determinadas por factores como la gravedad de los datos, las normativas (PCI, RGPD y otras) y el precio/rendimiento relativo del procesamiento. Al igual que las políticas de seguridad, las políticas de localización de datos deben ser “declaradas” por los usuarios a través del plano de control unificado y aplicadas por la plataforma en cualquier entorno. Una plataforma Edge 2.0 tiene un rol que desempeñar en otras políticas de gestión de datos, como el linaje de datos (almacenamiento de detalles sobre los datos como atributos incorporados), además de tener un conjunto de capacidades operativas integradas para la capacidad de observación, la transmisión de telemetría, las herramientas de ML y los servicios de ETL.

Borde elástico definido por software

Para una plataforma de distribución de aplicaciones Edge 2.0, el “borde” ya no está definido por PoP físicos en ubicaciones específicas. En su lugar, se define dinámicamente por el plano de control de Edge 2.0 sobre recursos que existen en cualquier lugar que un cliente pueda desear: en nubes públicas, hipervisores, centros de datos o nubes privadas, o incluso máquinas físicas en ubicaciones “remotas” únicas para su negocio. Las capacidades de la red de conexión también se entregan de forma definida por software superpuesta a la infraestructura WAN privada o pública sin un esfuerzo hercúleo de montaje y configuración. Responderá a la “declaración de intenciones” de la aplicación objetivo entregando un borde elástico personalizado y definido por software cuando la aplicación lo solicite. El “borde”, y todo lo que establece para la aplicación como parte de esa declaración, se convertirá en una propiedad simple y fácil de usar de la aplicación.

Computación optimizada por hardware

Los avances en las tecnologías de procesadores y conjuntos de chips (específicamente GPU, DPU, TPU y FPGA que están surgiendo en cuanto a funcionalidad y capacidad) han hecho posible que la computación especializada optimice significativamente el uso de recursos para tipos de cargas de trabajo específicas. Una plataforma de distribución de aplicaciones Edge 2.0 interactuará con los sistemas que posean este hardware especial para dirigir, aterrizar y ejecutar cargas de trabajo de aplicaciones específicas que se beneficiarían de esta ayuda. Por ejemplo, encontrará y configurará recursos de GPU para cargas de trabajo que hacen un uso intensivo de AL o ML, o localizará e integrará una DPU para servicios especiales de seguridad de aplicaciones y redes que una aplicación necesite. El conocimiento del hardware en una plataforma de distribución de aplicaciones Edge 2.0 ofrece interesantes ventajas para la creación de “sistemas industriales” inteligentes orientados a aplicaciones especiales y, por tanto, posibilidades ilimitadas para establecer soluciones atractivas de IoT en las que se necesite un procesamiento en tiempo real a nivel local. Por ejemplo, una estación de carga de un vehículo eléctrico puede servir como punto de presencia de agregación de datos para las abundantes cantidades de datos generados por los sensores de dicho vehículo, o un vehículo autónomo con sistema operativo Android puede comportarse como un centro de datos móvil que ejecute un autodiagnóstico continuo asistido por hardware.

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Navegar por la tercera ola de Internet con una entrega de aplicaciones innovadora

La inteligencia distribuida y en tiempo real que permite la plataforma de aplicaciones Edge 2.0 desempeñará un rol fundamental en el mundo digital del mañana. Para la mayoría de las empresas, esto significa reimaginar sus modelos de entrega de aplicaciones. La entrega actual de aplicaciones y servicios se construye en torno a un modelo centralizado en el que la lógica de la aplicación está ubicada de forma centralizada. La lógica de la aplicación se aloja en la nube pública o en centros de datos privados. En la era Edge 2.0, la infraestructura, los datos y la arquitectura de las aplicaciones estarán más distribuidos y adoptarán enfoques de igual a igual. Sin embargo, prevemos que esta transición será una evolución, es decir, un aumento, de las tecnologías actuales de entrega de aplicaciones, más que una revolución.

Con años de experiencia en la seguridad de aplicaciones multinube y la tecnología de entrega de aplicaciones, F5 siempre ha atendido las necesidades de las aplicaciones (el activo principal de la organización en la era digital). En la era Edge 2.0, el borde está cambiando de un modelo cerrado a uno abierto. Con la reciente adquisición de Volterra, F5 está en la posición perfecta para liderar la creación de este paradigma de distribución de aplicaciones Edge 2.0.

Hoy en día, todas las industrias están acelerando su viaje de transformación digital. Sabemos que la implementación del borde se está convirtiendo gradualmente en una parte de la estrategia de aplicación de nuestros clientes y esperamos trabajar con ellos para navegar por en esta nueva ola de Internet.

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