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Raus aus dem Rechenzentrum: SDN pusht DCI, SD-WAN und 5G

SDN bietet mehr Potenzial als den Einsatz im Data Center. Ziel ist es, SDN auf Netzwerk-Anwendungen wie DCI, SD-WAN, 5G und CDNs auszuweiten.

Netzwerke überspannen den Globus und verbinden Milliarden von Benutzern und Geräten miteinander. Die Reichweite einer SDN-Verbindung (Software-defined Network) beschränkt sich bislang jedoch meist auf ein einziges Rechenzentrum und beträgt im Schnitt weniger als 30 Meter. Allein der Blick auf diese beiden Details zeigt, dass das Potenzial von SDN noch lange nicht voll ausgeschöpft ist.

Da Cloud Computing auch künftig weiter wächst, werden Cloud-Rechenzentren verstärkt auf SDN setzen. Doch bedeutet die wachsende Verbreitung von SDN in Rechenzentren, dass wir derzeit das goldene Zeitalter dieser Technologie sehen?

Die meisten Unternehmen denken, dass SDN im Data Center nicht nur für Switch-Funktionen eingesetzt werden sollte; daher ist die vielleicht größte Frage rund um SDN, wie man diese 30-Meter-Grenze für Verbindungen im Rechenzentrum überwinden kann.

Ein Ansatz ist es, SDN für eine bestimmte Aufgabe außerhalb des Rechenzentrums zu nutzen. Ein Beispiel wäre der Einsatz als Transportnetz. Die Funktion als Transport-SDN ist zwar offensichtlich ein Anwendungsfall außerhalb des Rechenzentrums, hat aber im evolutionären Sinne wenig Verbindung mit SDN im Rechenzentrum. SDN hat sich tatsächlich aus mehreren Gründen im Data Center erfolgreich durchgesetzt. Einige von ihnen bieten einen Startpunkt für einen breiteren Einsatz von SDN, während alle gemeinsam einen Weg eröffnen, um neue Anwendungsfälle zu identifizieren, bei denen SDN Vorteile und Mehrwerte bietet.

SDN für Verbindungen zwischen Rechenzentren (DCI)

SDN ist im Cloud-Rechenzentrum erfolgreich, weil die Technologie zwei Probleme löst. Zum einen können Unternehmen mit Hilfe von SDN eine beliebige Anzahl Layer 2-Ethernet-Subnetzwerke erstellen, um Multi-Tenant-Anwendungen zu hosten. Zudem bietet es eine einfache Integration mit Tools für die Cloud-Bereitstellung wie OpenStack, Docker und DevOps-Produkten, die die Bereitstellung und Verwaltung erleichtern. Zweitens ermöglicht SDN den Cloud-Providern, elastische Netzwerkstrukturen zu bauen, die das alte Modell von rein hierarchischen Switches und Single-Homed-Interswitch-Trunks vermeiden.

Das naheliegende neue Einsatzgebiet von SDN ist die Verbindung zwischen verschiedenen Rechenzentrum (Data Center Interconnect, DCI). Die meisten Cloud-Anbieter sowie große Unternehmen besitzen mehrere Rechenzentren und haben ihre Cloud-Ready-Anwendungen aus mehreren miteinander verbundenen Komponenten aufgebaut. Wenn diese Anwendungen im Umfeld von mehreren Rechenzentren laufen, sind sie wahrscheinlich über mehrere Rechenzentren verteilt. Dies deutet darauf hin, dass sich jedes SDN vom Rechenzentrum aus weiter verteilen lässt.

Die wichtigste SDN-Funktion für die Unterstützung von DCI ist die interne Kooperation oder Verbindung der SDN-Controller. Jedes SDN-Rechenzentrum verfügt wahrscheinlich über einen eigenen Controller, und die meisten SDN-Subnetze werden wahrscheinlich in einem einzigen Data Center gebaut. Es muss daher einen Weg geben, um SDN auf DCI auszuweiten. Das heißt, die Controller müssen in irgendeiner Weise zusammenarbeiten. Aktuell werden folgende zwei Modelle diskutiert:

  1. Aufbau einer Controller-Hierarchie mit einem Master-Controller an der Spitze.
  2. Aufbau eines anderen Systems auf Basis einer horizontalen Zusammenarbeit zwischen den Controllern.

Natürlich ist es schön, zwischen zwei Optionen wählen zu können; es ist aber besser, einen Standard zu setzen. Daher gilt als höchste Priorität für den Einsatz von SDN außerhalb des Rechenzentrums: Schaffen Sie ein einheitliches Modell für die Zusammenarbeit der Controller im DCI.

Die Herausforderung beim Aufbau einer effizienten SDN-Implementierung im DCI ist es, zu definieren, wie eine Bereitstellung über mehrere Rechenzentren hinweg unter den Controllern aufgeteilt wird. Es ist natürlich nicht möglich, in allen Rechenzentren eine einzige Servicebeschreibung an alle Controller zu senden und zu hoffen, dass sie automatisch die richtigen Verbindungen herstellen. Die Administratoren müssen eine spezifische DCI-Konnektivität definieren und dann den Service entsprechend teilen. Dieser Ansatz spricht für den Einsatz eines High-Level-Controllers, um SDN auf Basis der Orte der Hosting-Punkte aufzuteilen. Allerdings wurde diese Vorgehensweise nicht vollständig akzeptiert.

Andere SDN-Optionen: SD-WAN, 5G und CDNs

Wenn mehrere Controller und Controller-Verbände existieren, wäre es möglich, über SDN IP-Subnetze über mehrere Rechenzentren zu erweitern; aber nicht alle Netzwerke sind IP-Subnetze. Eine einzelne, flache Subnetzstruktur würde auch nicht auf ein großes Firmennetzwerk skalieren. Daher müssen Firmen die SDN-Struktur vom Layer 2 (Data Link = Datenverbindung) eine Schicht höher auf den Layer 3 (Transportschicht) übertragen. Der einfachste Weg dazu ist, SDN mit einem anderen Software-defined-Konzept zu verknüpfen – dem Software-defined WAN (SD-WAN).

SD-WANs sind Overlay-Netzwerke, die Tunnel als virtuelle Drähte einsetzen, um IP-Netzwerke über jede Layer 2- oder Layer 3- Infrastruktur aufzubauen. SD-WANs bieten entweder Services für das Layer 2 Ethernet oder Layer 3 IP. SDN steuert dabei die Weiterleitungstabellen, die den Verkehr über die verschiedenen Tunnel zu den anderen Standorten routen.

SD-WAN-Tunnel erlauben in IP-Netzwerken genau die Steuerung mehrerer Nutzer oder Mandanten auf einer Plattform (Multi Tenancy), die SDN und virtuelle Switches im Data Center etabliert haben. Während es möglich ist, mit Hilfe von SDN die IP-Weiterleitung zu kontrollieren, konkurrieren die einzelnen Mandanten um Prozesse und Ressourcen, um die vorhandene Infrastruktur zu verändern. SD-WAN würde diese Bedrohung beseitigen und so die Einsatzfelder von SDN erweitern.

Die Steuerungs-Funktion des Rechenzentrums-SDN lässt sich beispielsweise sehr gut auf den U-Bahn-Bereich erweitern, wo der 5G-Mobilfunk einen Weg darstellt, Technologien zu erneuern mit dem Budget, das bereits für mobile Netzwerke bereitsteht. Content Delivery Networks (CDN) sind verteilte Caches, die hauptsächlich für Video verwendet werden. Da mobiles Breitband an Bedeutung gewinnt, werden CDNs künftig häufiger auf mobilen Geräten genutzt. Die Verbindung eines geeigneten Caches mit der mobilen Zelle oder mit Zellen, die ein mobiles Breitband-CDN bedient, stellt eine wichtige Aufgabe dar – eine Aufgabe, die SDN durch die Erstellung expliziter Verbindungen zwischen den beiden erfüllt, wenn es das Anschauen von Videos erfordert. Da dies in einer hohen Servicequalität (Quality of Service, QoS) erfolgen würde, wäre auch die Qualität der Videoübertragung zuverlässig hoch.

Auch die Network Functions Virtualization (NFV) in 5G-Anwendungen würde die Verbreitung von SDN erhöhen. Viele glauben, dass 5G das Hosting virtueller Funktionen fördert, was eine direkte Verbindung zwischen dem Rechenzentrum und 5G herstellen würde. SDN könnte diese Verbindung ausnutzen. Da die NFV-Spezifikationen bereits SDN-Verbindungen zwischen virtuellen Funktionen (zum Beispiel Service Chaining) und zu den Service-Access-Points der Benutzer unterstützen, könnte NFV direkt als Treiber für Service-orientierte SDN-Implementierungen dienen.

Die Cloud der Telekommunikations-Anbieter wird SDN zum Erfolg führen, nur der Umfang des Erfolgs steht noch in den Sternen. Mit ein wenig Aufwand können SDN-Befürworter den Mehrwert der Rechenzentrums-SDN nach außen erweitern und möglicherweise jeden Teil des Netzwerks erreichen. Wenn die entsprechenden Gremien jetzt noch die SDN-Spezifikationen weiter verbessern, werden die beteiligten Stakeholder in nur wenigen Jahren erheblich davon profitieren – auch wirtschaftlich.

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Nächste Schritte

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NFV und SDN arbeiten beim Design der Netzwerkinfrastruktur Hand in Hand

Kostenloses E-Handbook: Grundlagen der Netzwerk-Virtualisierung

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Artikel wurde zuletzt im Juni 2017 aktualisiert

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