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Neue Netzwerk-Architekturen mit SDN

Netzwerk-Transformation mit Software Defined Networking und Ethernet Fabrics

| Autor / Redakteur: IT-BUSINESS / / Wilfried Platten

SDN-Komponenten

SDN ist ein übergreifendes Konzept, das Protokolle und Technologien wie etwa OpenFlow und OpenStack umfasst und sich auf alle Ebenen des Netzwerks auswirkt. Das Konzept wird von der aus 60 großen Unternehmen bestehenden Open Networking Foundation (ONF) entwickelt.

Bei einer SDN-Lösung gibt es drei wichtige Kernbereiche:

  • Die Netzwerk-Virtualisierungsebene (Datenebene): In dieser Schicht werden Tunnel-Overlays als Transportmittel für den Traffic eingesetzt, der von den Einschränkungen des physischen Netzwerks nicht betroffen ist und durch die Cloud-Management-Schicht kontrolliert wird.
  • Die Ebene für Mehrwertdienste (Kontrollebene): Diese Schicht stellt programmierbare Steuerungs-APIs wie die Slicing-Ebene bereit, die den Netzwerkbetreibern die Kontrolle über bestimmte Verkehrsströme ermöglicht. OpenFlow ist ein wichtiges, standardisiertes Protokoll für Layer-2/3-Forwarding, wobei Brocade OpenScript eine auf Standards basierende API für die Steuerung von Layer-2/3-Forwarding bietet. Die offenen Standards der Service-Ebenen fördern die Entwicklung einer umfangreicher Netzwerk-Anwendungen und die Interoperabilität der verschiedenen Netzwerksteuerungen.
  • Die Cloud-Management-Ebene (Management-Ebene): Das ist die Steuerungsschicht in der die Netzwerkbetreiber die Regeln ihres Netzes durch standardisierte Schnittstellen und Plugins über OpenStack, CloudStack und vCenter kontrollieren.

Die durch SDN bereitgestellte Abstraktionsebene bedeutet nicht, dass die physische Netzwerkinfrastruktur unwichtig wird. Die Paketweiterleitungsebene beeinflusst die allgemeine Leistungsfähigkeit und die Bereitstellung der Dienste über das Netzwerk. Für den optimalen Einsatz von SDN müssen das Hochleistungs-Forwarding, die Vereinfachung von Bereitstellung und Betrieb sowie die Unterstützung der Echtzeit-Analyse mit der programmierbaren Steuerung und dem Management auf höheren Ebenen implementiert werden.

SDN ist mehr als bloße Theorie. Dieser Ansatz wird bei fortlaufender Weiterentwicklung von Netzwerken aller Art eine wichtige Rolle spielen. Es gibt mehrere Anwendungsfälle für die Lösung realer Probleme, die innerhalb des traditionellen Netzwerks nur sehr schwer oder fast unmöglich zu lösen waren.

Hyperscale-Rechenzentren mit Tunneln

Für Netzwerkbetreiber, die Hyperscale-Rechenzentren betreiben, löst SDN das Problem der Skalierung und Verwaltung Hunderttausender hochvirtualisierter physischer Server. Der Umfang dieser Rechenzentren ist eine extreme Herausforderung hinsichtlich Verwaltung und Betrieb, wobei Millionen von VMs und deren Mobilität berücksichtigt werden müssen. Beispielsweise sind Layer-2-Domänen auf 4.000 VLANs begrenzt; der Layer-2-Verkehr ist auf VLAN-Geschwindigkeit begrenzt. Darüber hinaus wird eine VM während der Umlagerung unerreichbar, während das Netzwerk die MAC-Adressen aktualisiert. In Hyperscale-Rechenzentren können diese Updates Ausfälle mit sich bringen. Aufgrund der VLANs und MAC-Adressen und der Notwendigkeit, VMs über Layer-3-Domänen zu verschieben, können die klassischen Netzwerk-Architekturen nicht einfach Änderungen vornehmen und gleichzeitig die Verfügbarkeit aufrecht erhalten.

Die Netzwerk-Virtualisierung, eine SDN-Anwendung, geht direkt auf dieses Problem ein. Durch den Einsatz von Tunneln kann ein Netzbetreiber die erforderlichen MAC-Adressen auf der Server-Ebene der physischen Infrastruktur isolieren und alle Vorgänge über die Orchestration-Ebene durchführen. Darüber hinaus löst das Tunneling die VLAN-Einschränkungen bei der Umlagerung der VMs, indem der Layer-2-Verkehr über Layer-3-Overlays verlegt wird. Dadurch können VMs viel leichter bereitgestellt und innerhalb der Umgebung des Netzwerkbetreibers umgelagert werden.

Ergänzendes zum Thema
 
SDN ist die Zukunft

Es gibt für Netzwerk-Virtualisierung mehrere Anwendungsfälle. Zum Beispiel kann ein mandantenfähiger Hosting-Anbieter SDN verwenden, um die physischen und virtuellen Server, die lokalen und entfernteren Einrichtungen sowie die öffentlichen und privaten Clouds in einem einzigen nahtlosen logischen Netzwerk zu verknüpfen. Dadurch entsteht ein skalierbares Angebot, in dem alle Kunden ihre eigene, spezifische Ansicht des Provider-Netzwerks erhalten. Ein weiterer Anwendungsfall wäre ein Cloud-Rechenzentrum mit SDN. SDN ermöglicht es dem Cloud-Anbieter eine alleinstehende Fabric-Architektur mit einer Virtualisierungs-Schicht auszustatten. So erhalten alle Kunden eine völlig andere Ansicht auf das Netzwerk-Design des Rechenzentrums auf der Grundlage ihrer jeweiligen individuellen Nutzungsanforderungen.

Metro- und WAN-Flow-Management

Für Netzwerkbetreiber, die mit großen Mengen an Video-Traffic arbeiten, verbessert SDN die Traffic-Steuerung. Durch die Verwendung einer OpenFlow-Steuerung in der Netzwerkzentrale können die Netzwerkbetreiber ein System einrichten, das Traffic gemäß bestimmter durch den Betreiber programmierter Geschäftsrichtlinien umleiten und verteilen kann. Dank OpenFlow können Netzbetreiber Engpässe automatisch beheben und die Komplexität des Video-Traffics bei der Traffic-Steuerung reduzieren. In diesem Fall erlaubt die Anwendung eine fein abgestimmte Kontrolle über den Netzwerkverkehr seitens des Netzwerkbetreibers. Alle hier vorgestellten Anwendungsfälle sind Beispiele, wie SDN mit echten Netzwerkproblemen vor denen Betreiber von Netzwerken heute stehen, umgehen können. SDN ist für ganz verschiedene Netzwerke anwendbar, wobei Betreiber aus verschiedensten Ecken von den Vorteilen dieser Technologie profitieren können. In Verbindung mit Ethernet-Fabrics ist SDN dazu in der Lage ein intelligentes Netzwerk aufzusetzen.

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