Was ist Software Defined Networking? SDN erklärt

Software Defined Networking (SDN) ist ein Netzwerkarchitekturmodell, das programmatisches Management, Steuerung und Optimierung von Netzwerkressourcen ermöglicht. SDN entkoppelt Netzwerkkonfiguration und Traffic Engineering von der zugrunde liegenden Hardware-Infrastruktur, um eine ganzheitliche und konsistente Kontrolle des Netzwerks mittels offener APIs sicherzustellen. Schauen wir uns das an.

Die Grenzen der traditionellen Netzwerkarchitektur

Die traditionelle Netzwerkarchitektur bietet minimale Flexibilität bei der Koordination zwischen fest funktionsfähigen Netzwerkgeräten, die manuell konfiguriert werden müssen. Eine einzelne Änderung kann eine kaskadierende Wirkung auf die Netzwerkleistung haben und das gesamte Netzwerk lahmlegen können. Die explodierenden Datenmengen, die komplexe Netzwerkarchitektur und der wachsende Bedarf an Verbesserung der Netzwerkleistung machen den traditionellen Ansatz für Netzwerkmanagement obsolet.

Wie softwaredefinierte Netzwerke funktionieren

Die statische Natur des traditionellen Netzwerkarchitekturmodells erfüllt nicht die Anforderungen der modernen Geschäfts-IT. Organisationen benötigen eine Netzwerkinfrastruktur , die Flexibilität bietet, dynamische Rechenumgebungen auf Basis schnell weiterentwickelnder Technologien und Geschäftslandschaften zu skalieren und zu unterstützen. Software Defined Networking bietet folgende Schlüsselmerkmale, um diese Bedenken zu adressieren:

Schauen wir uns jedes Merkmal genauer an.

Entkoppelte Architekturebenen

Eine klassische Kommunikationsnetzwerkarchitektur besteht aus drei Hauptkomponenten:

• Die Kontrollebene bezeichnet die Netzwerkarchitekturkomponente, die die Verkehrsleitung und Netzwerktopologie definiert.
• Die Data Plane ist die Netzwerkarchitekturschicht, die den Datenverkehr physisch auf Basis der von der Control Plane bereitgestellten Konfigurationen verarbeitet.
• Die Managementebene kümmert sich um die umfassendere Netzwerkkonfiguration, Überwachung und Verwaltungsprozesse auf allen Ebenen des Netzwerkstacks.

In der traditionellen Netzwerkarchitektur sind Steuerebene und Datenebene integriert. Änderungen am System hängen von der Konfiguration physischer Netzwerkgeräte, der unterstützten Protokolle und der Software ab. Es können nur begrenzte Änderungen am Gesamtsystem vorgenommen werden, da der logische Netzwerkverkehr den Engpass des Netzwerks verursacht. Geräte funktionieren autonom und bieten nur begrenztes logisches Bewusstsein für das größere Netzwerk. Im Gegensatz dazu entkoppelt SDN die Kontrollebene von der Datenebene und integriert zentral die Netzwerklogik auf Controllerebene. Ein zwischen den beiden Ebenen getrennter Controller zentralisiert logisch die Netzwerkintelligenz, sodass Nutzer auswählen können, welche programmierbaren Funktionen von Netzwerkgeräten auf den Anwendungsserver oder Controller übertragen werden. Die logisch zentralisierten und entkoppelten Controller-Operationen ermöglichen Organisationen die Agilität, die Netzwerkinfrastruktur zu automatisieren, zu erweitern, zu überwachen, zu warten, zu verwalten, zu erweitern, bereitzustellen und zu beheben. Anwendungen interagieren direkt mit dem Controller, um einen globalen Überblick über den Netzwerkzustand zu erhalten. Die dynamische, skalierbare und flexible Netzwerkinfrastruktur führt zu vereinfachten Abläufen und der Möglichkeit, neue Geschäftsmöglichkeiten zu testen, die aufgrund von Netzwerkarchitektur-Engpässen eingeschränkt sind.

Netzwerkprogrammierbarkeit

Stellen Sie sich vor, Sie programmieren 10 Router einzeln und verfolgen dann, wie jedes Gerät konfiguriert und sich verhalten soll. Skalieren Sie es auf Hunderttausende von Geräten, werden die manuellen Prozesse für Geräteüberwachung, Konfiguration und -verwaltung wirkungslos. Selbst die Netzwerkmanagementsysteme (NMS) reichen nicht aus, um Netzwerkengpässe, Fehler und Leistungsprobleme zu beseitigen. Bei SDN-Algorithmen ist die Anzahl der wiederholbaren Gerätekonfigurations- und Verwaltungsprozesse keine Begrenzung. Ein SDN würde 1.000 Router auf ähnliche Weise sehen wie 10 Router. Algorithmen können die sich ändernden Dynamiken der Netzwerkkonfigurationen in skalierten Umgebungen berücksichtigen. Die SDN-Funktion ermöglicht es Systemadministratoren im Wesentlichen, dem Netzwerk "zu sagen, was zu tun ist" als Reaktion auf Netzwerkänderungen oder dynamische Verkehrsströme. Darüber hinaus ist Netzwerkprogrammierbarkeit entscheidend, um eine globale Optimierung zu einem konsistenten netzwerkweiten Zustand zu erreichen. Netzwerke konvergieren nicht zu einem einzigen Zustand, wenn jede Komponente ohne Kenntnis der Umgebung einzeln programmiert wird:

• Netzwerkumgebung
• Bundesstaat
• Konfigurationsmuster

SDN ermöglicht es Benutzern, lokale Optimierung durch eine logisch zentralisierte Intelligenz und Kontrolle von Netzwerkressourcen zu ersetzen. Die zugrundeliegenden Abhängigkeiten und Einschränkungen gelten (zumindest nicht in gleicher Weise), wenn man die entkoppelte Natur der Daten- und Kontrollebenenkomponenten der Netzwerkarchitektur bedenkt. Anstatt Einstellungen an Hunderten einzelner Verwaltungskonsolen anpassen zu müssen, können Anwendungen über APIs mit den entsprechenden Netzwerkgeräten interagieren und eine einheitliche Gesamtleistung, Funktionalität und Kontrolle des Netzwerks aufrechterhalten.

Offenheit und Interoperabilität

Die Interoperabilität von Anbietern und Netzwerkintegration sind ein zentrales Kriterium für die Netzwerkverkehrsentwicklung – von der Geräteplanung und dem Kauf bis hin zur Konfiguration und Verwaltung. Anbieterneutralität ermöglicht es Organisationen, Investitionen in Infrastruktur für technische und geschäftliche Anforderungen zu optimieren. Betrachten Sie die beiden Ebenen der SDN-Interoperabilität: die Infrastruktur und der Dienst:

• Auf der Infrastrukturebene unterstützt SDN Standardprotokolle für die Kommunikation zwischen Geräten mehrerer Anbieter und die Aufrechterhaltung einer gemeinsamen Softwareumgebung.
• Auf der Serviceebene verwaltet SDN infrastrukturweite Organisationsrichtlinien, Systeme und Netzwerkanwendungen. Diese lassen sich in mehrere offene und modulare Dimensionen unterteilen.

In einem SDN-System vereinfachen offene Netzwerkorchestrierung, Service- und Netzwerkmanagementsysteme die Bereitstellung. Beispielsweise können RESTful-APIs für die Kommunikation über offene Protokolle genutzt werden, die von allen Netzwerkgeräteherstellern unterstützt werden. Dadurch ist die Netzwerkinfrastruktur leicht zu erweitern, und das Gesamtsystem stößt nicht auf einen Engpass in Netzwerkleistung und Skalierbarkeit. Die Architekturabstraktionsschicht ermöglicht es Controllern, den Datenverkehr einfach mit offenen Standards wie OpenFlow oder anderen erweiterbaren Protokollen zu verwalten. Schließlich funktioniert die SDN-Controller-Plattform selbst als offenes System, das es den Nutzern ermöglicht, Funktionalitäten zu erweitern, Anwendungen über APIs oder Module hinzuzufügen, um spezifische Netzwerkmanagementfunktionen auszuführen.

Missverständnisse bei SDN

SDN stellt eine bedeutende architektonische Veränderung gegenüber traditioneller Netzwerkinfrastruktur dar. Die Technologie erfordert jedoch nicht, dass Sie Ihr bestehendes Netzwerk stören und durch völlig neue Hardware- und Softwareressourcen ersetzen, die SDN ausmachen. Tatsächlich kann die Organisation mit spezifischen SDN-Anwendungsfällen beginnen, wie zum Beispiel:

• Optimierung des Netzwerks durch Überwachung
• Identifikation von Kontoaffinitäten und Zugriffskontrollgrenzen
• Spezifische Arbeitslasten orchestrieren, während Sie die Technologie in großem Maßstab einsetzen

Im Wesentlichen ersetzt SDN keine traditionellen Netzwerkgeräte und gilt nur für Switches durch Automatisierung. Stattdessen gestaltet SDN lediglich die Architektur um, um zentrale Steuerung mit mehreren Automatisierungsebenen im Netzwerk zu ermöglichen. Die Open Networking Foundation identifiziert drei Hauptteile des SDN-Modells:

Die wichtigsten architektonischen Unterschiede zwischen SDN und traditioneller Netzwerkinfrastruktur werden in den Steuerungs- und Infrastrukturschichten identifiziert. Es sind jedoch die SDN-Programme innerhalb der Anwendungsschicht, die den neuen Ansatz der Datenkommunikation zwischen Controllern und Diensten, die über das Netzwerk laufen, definieren. Der Controller und die zentralisierte Steuerebene definieren, wie sich SDN von der traditionellen Netzwerkarchitektur unterscheidet. Anwendungstechnologien sind dafür verantwortlich, diese Unterschiede in Leistungsverbesserungen umzusetzen, die zu greifbaren Geschäftsergebnissen führen.

Verwandte Literatur

• BMC IT Operations Blog
• OSI-Modell: Die 7 Schichten der Netzwerkarchitektur
• Einführung in BYON (Bring Your Own Network)
• N-Tier-Architektur: Tier 2, Tier 3 und Multi-Tier erklärt
• Was macht ein Network Operation Center (NOC) Ingenieur?

Diese Beiträge sind meine eigenen und spiegeln nicht unbedingt die Position, Strategien oder Meinung von BMC wider.