20.06.2018 - Unternehmen

Evolution of Networking - Teil 2: Ein Blick in die Zukunft

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Im zweiten Teil meines Beitrags über die Evolution des Netzwerkes schauen wir auf die Entwicklung der Redundanzen im Ethernet-Switching und tauchen ab in die Tiefen der zukünftigen technischen Möglichkeiten.

Wollte man alle Leitungen mit Traffic belegen, deren Optiken schon immer teuer waren, mussten die jeweiligen Spanning-Tree-Protokolle kompliziert konfiguriert werden und man erhielt eine große Switching Fabric mit einer großen Failure Domain. Erst durch logische Kopplung von zwei Geräten mit Multichassis EtherChannnel (MEC, bei Cisco VSS oder Nexus vPC) konnte eine redundante schleifenfreie Infrastruktur (loopfree) gebaut werden. Alternativ konnte man auf das proprietäre Fabric Path setzen, auf das ich hier nicht eingehen möchte.

STP -> RSTP -> MST -> Loopfree (MEC) -> VXLAN mit MP-BGP

Durch die Einführung eines Overlay (VXLAN) und Underlay (MP-BGP) Netzwerks gelingt ein MAC Adressen Routing, so dass der komplette Switching Traffic „geroutet“ werden kann.  BUM Verkehr (Broadcast, Unknown Unicast und Multicast) wird durch L3 Multicasts verteilt. Nun können wieder redundante Schleifen (Redundanzen) realisiert werden, da auf L3 keine Loops entstehen können. Somit konnte die Spine Leaf Architektur den Durchbruch schaffen. Durch zusätzliche Spines wird die Backbone-Kapazität erhöht und durch zusätzliche Leaves die Anzahl der Access Ports, also eine sehr einfache, skalierbare Architektur, praktisch nur limitiert durch die Portanzahl der jeweiligen Netzwerkkomponenten. Auf dieser Architektur basieren auch die meisten als Software Defined Network (SDN) bezeichneten Infrastrukturen, bei Cisco ACI kann zusätzlich noch die VMWare Infrastruktur eingebunden werden, so dass der Serverbetrieb über den APIC die benötigten Netzwerkkomponenten entsprechend der virtuellen Server selbst konfigurieren kann und bei einem VMotion des VHosts die VLAN-Konfiguration in der Netzwerk Fabric automatisch nachzieht.
 
Das Underlay Network benötigt lediglich IP Connectivity, um die BGP Speaker zu vernetzen und es sind die normalen BGP Anforderungen zu erfüllen (full-meshed oder route reflectors). Weiter gedacht kann über normale IP Connectivity nun L2 Mobility ermöglicht werden, d.h. über VXLAN könnte man Rechenkapazitäten in die Cloud legen und weiterhin über die bisherigen IP-Adressen ansprechen. Dies ist eine optimale Möglichkeit für eine Cloud-Migration oder es gibt Ihnen die Flexibilität zur temporären Erweiterung der Infrastruktur ohne Anpassung der L3 Infrastruktur. Durch Einsatz von Anycastrouting am Edge (jeder Switch antwortet als Gatewayadresse) werden Pakete nicht zum fernen Router geschickt, sondern immer auf dem nächstmöglichen Gerät geroutet. Dies spart Bandbreite und verringert die Latenz.
 
Die bekanntesten VXLAN Implementationen sind VMWare NSX und die Nexus 9000 von Cisco bzw.  das proprietär erweiterte Cisco ACI basierend auf den Nexus 9000 Serien. Selbstverständlich gibt es auch Implementationen von Juniper und anderen Herstellern.

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Fazit:

Mit dem Einsatz von VXLAN bekommen Sie neben der „unbegrenzten“ Anzahl an VLAN-Instanzen eine noch interessantere Funktionsvielfalt. Diese ermöglicht im Enterprise-Bereich eine bisher nur erträumte Flexibilität, die viele Probleme aus der Vergangenheit durch offene und standardisierte Protokolle im Datacenter löst. Dadurch erhalten Sie ein skalierbares und performantes Netzwerk, das aus Anwendersicht wirklich nur noch aus der Steckdose kommt, falls diese Dose dank WiFi und bald 5G überhaupt noch gebraucht wird.
 

Thorsten Kocher

Thorsten Kocher

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