Wie man mit einem 10GBASE-T Switch ein Spine-Leaf-Netzwerk aufbaut

Seitdem der Standard für 10-Gigabit-Ethernet (IEEE802.3ae) im Jahr 2002 ratifiziert wurde, hat der Einsatz von 10GbE von Jahr zu Jahr stark zugenommen. Heute wird es hauptsächlich zur Interconnection von Servern und Routern in Rechenzentren verwendet, insbesondere im Spine-Leaf-Netzwerk. Früher verwendeten IT-Manager häufig 10GbE-Switches als Leaf-Switches, die zwar eine hohe Leistung bieten, aber sehr teuer sind. Heutzutage, da der Preis und der Stromverbrauch der 10GBASE-T-Technologie weiter sinken, sind 10G-Kupfer-Switches im Spine-Leaf-Netzwerk beliebter als zuvor. In diesem Beitrag wird erörtert, wie ein Spine-Leaf-Netzwerk mit 10GBASE-T-Switches aufgebaut werden kann.

Warum 10GBASE-T Leaf-Switch für Spine-Leaf-Netzwerke?

Im Allgemeinen gibt es vier 10GbE-Verbindungen für Spine-Leaf-Netzwerk-Switching: 10GBASE-CX4, SFP+ Glasfaser, SFP+ Direct Attach Copper (DAC) und 10GBASE-T. Die 10GBASE-CX4-Verbindung ist ein früher Favorit für 10-GbE-Implementierungen, ist aber aufgrund der sperrigen und teuren Kabel und der begrenzten Reichweite von 15 Metern inzwischen überholt. SFP+-Glasfaserverbindungen von 10G-Glasfaser-Switches eignen sich hervorragend für Latenzzeiten und Entfernungen (bis zu 300 m), sind aber die teuerste Lösung. SFP+ DAC ist eine kostengünstigere Alternative zu SFP+ Glasfaser, aber die Reichweite für passive Kabel ist auf 7 m begrenzt, und es ist nicht abwärtskompatibel mit bestehenden GbE Switches.

Der 10GBASE-T-Link des 10G-Kupfer-Switches verwendet die kostengünstigsten Twisted-Pair-Kupferkabel für Netzwerke und unterstützt Längen von bis zu 100 m, was IT-Managern ein hohes Maß an Flexibilität bei der Anpassung der Top-of-Rack-Netzwerktopologie bietet. Darüber hinaus ist er abwärtskompatibel mit 1000BASE-T und kann daher auch in älteren GbE-Netzwerkinfrastrukturen eingesetzt werden. Daher sind 10G-Kupfer-Switches für Spine-Leaf-Netzwerke in Rechenzentren viel beliebter als 10G-Glasfaser-Switches. Die folgende Tabelle zeigt den 10GBASE-T Switch im Vergleich zum 10G Glasfaser-Switch:

Aufbau eines Spine-Leaf-Netzwerks mit 10GBASE-T Leaf-Switch

An einem Spine-Leaf-Netzwerk sind hauptsächlich drei Komponenten beteiligt: Spine-Switches, Leaf-Switches und Server. In diesem Teil wird am Beispiel eines 40G Spine-Leaf-Netzwerks erklärt, wie man ein Spine-Leaf-Netzwerk mit 10GBASE-T-Switches aufbaut.

Geräte für 40G Spine-Leaf-Netzwerke

Ein 40G Spine-Leaf-Netzwerk benötigt 40G Spine-Switches, Leaf-Switches mit 40G QSFP+-Uplinks sowie Server und Speichergeräte.

S8050-20Q4C – 20 Port 40G-Switch mit 4 100G QSFP28 Uplink

Hier verwenden wir den S8050-20Q4C (20 QSFP+-Ports und 4 QSFP28-Ports, 5499 US-Dollar) als Spine-Switch und den 48 Port 10GBASE-T-Switch mit 4xQSFP+-Uplink -S5850-48T4Q (48 10GBASE-T-Ports und 4 QSFP+, 4599 US-Dollar) als Leaf-Switch. Bei Servern und Speichergeräten kann es sich entweder um einfache Network Attached Storage (NAS)-Geräte oder um ein komplexes Storage Area Network (SAN) handeln. Dies hängt von Ihren tatsächlichen Anforderungen ab (lesen Sie NAS vs. SAN: Was ist der Unterschied? für weitere Details).

S5850-48T4Q – 48 Port 10GBASE-T Leaf-Switch mit 4 QSFP+

Wie entwirft man ein 40G Spine-Leaf-Netzwerk?

In einem 40G Spine-Leaf-Netzwerk sind die Verbindungen zwischen Spine- und Leaf-Switches 40G und die Verbindungen zwischen Leaf-Switches und Servern 1/10G. Daher werden die S5850-48T4Q häufig über die 4OG QSFP+-Ports mit MTP/MPO-Glasfaserkabeln an den Spine-Switch (S8050-20Q4C) angeschlossen, während die 10GBASE-T-Kupfer-Ports des Leaf-Switch (S5850-48T4Q) für die Verbindung mit Servern über Cat6a-Kabel verwendet werden. Dabei ist zu beachten, dass die Anzahl der Uplinks jedes Leaf-Switches die Anzahl der Spine-Switches bestimmt und die 40G QSFP+-Ports an jedem Spine-Switch die Anzahl der möglichen Leaf-Switches festlegen. In unserem Fall können es 2 Spine-Switches und 10 Leaf-Switches sein. Beim Aufbau dieser Spine-Leaf-Architektur beträgt die maximale Anzahl von 10G-Servern also 480 bei einer Überzeichnung von 3:1:

Glasfasern, die im obigen 40G Spine-Leaf-Netzwerk verwendet werden:

Neben den Switches und Transceivern sind auch Glasfaser- und Kupferkabel für den Aufbau eines solchen 40G-Spine-Leaf-Netzwerks erforderlich (siehe folgende Tabelle).

Fazit

Die Verwendung von 10GBASE-T SFP+ Switches in einem Spine-Leaf-Netzwerk macht das Beste aus Ihrem bestehenden strukturierten Cat6a UTP-Verkabelungssystem. Außerdem können Sie dadurch viel Geld sparen, da die Kupferkabelinfrastruktur weitaus kostengünstiger ist als die Glasfaserkabel des 10 SFP+ Switches.

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