Software-Defined Networking (SDN): Typen, Vorteile und Anwendungen

Software-Defined Networking, kurz SDN, ist ein Ansatz für die Netzwerkarchitektur, der eine zentralisierte, intelligente Verwaltung und Steuerung einzelner Hardwarekomponenten mithilfe von Software ermöglicht. Ziel ist es, die Netzwerkressourcen zu optimieren und schnell anzupassen, so dass sich Unternehmen und Dienstanbieter auf veränderte Geschäftsanforderungen, Anwendungen und Datenverkehr einstellen können.

Das bekannteste Protokoll für die Implementierung von Software-Defined Networking ist OpenFlow. Mit diesem Protokoll wird eine Zentralisierung der Entscheidungen für den Daten- oder Paketpfad erreicht, wodurch eine autonome Planung unabhängig von der Ausrüstung des Rechenzentrums und den einzelnen Switches erreicht wird. OpenFlow ermöglicht die Kommunikation zwischen Switch und Controller und verbessert so die Effektivität der zentralisierten Netzverwaltung.

Software-Defined Networking (SDN)-Architektur

SDN-Netzwerke lassen sich in drei Schichten einteilen, die jeweils aus verschiedenen Komponenten bestehen.

• Anwendungsschicht: Enthält Netzwerkanwendungen oder -funktionen, die von der Organisation genutzt werden. Es kann mehrere Anwendungen geben, die sich auf die Netzwerküberwachung, die Fehlersuche im Netzwerk, die Netzwerkpolitik und die Sicherheit beziehen.

• Steuerungsschicht: Die mittlere Schicht, die die Infrastrukturebene und die Anwendungsschicht miteinander verbindet. Sie bezieht sich auf die zentralisierte SDN-Controller-Software, die als Land der Steuerungsebene fungiert, wobei die intelligente Logik mit der Anwendungsebene verbunden ist.

• Infrastrukturschicht: Besteht aus verschiedenen Netzwerkgeräten wie Netzwerk-Switches, Servern oder Gateways, die das zugrunde liegende Netzwerk bilden und den Netzwerkverkehr an sein Ziel weiterleiten.

• Northbound-API: realisiert die Kommunikation zwischen der Anwendungsschicht und der Steuerungsschicht. Die Anwendungsschicht steuert die Weiterleitungsfunktion des Geräts durch Steuerung der offenen API.

• Southbound-API: realisiert die Kommunikation zwischen dem Steuergerät und der Datenschicht, und das Steuergerät gibt die Fluss-Tabelle über OpenFlow oder andere Protokolle aus.

Software-Defined Networking vs. herkömmlichen Netzwerk

Das traditionelle Netz ist eine verteilte Struktur ohne einen zentralen Kontrollknoten. Jedes Gerät im Netz erfährt die Erreichbarkeitsinformationen des Netzes durch Mundpropaganda, und jedes Gerät entscheidet, wie es sie weiterleitet, muss sich aber an das Netzprotokoll halten. Diese Einschränkung begrenzt die Geschwindigkeit, mit der Netzbetreiber neue Dienste einführen können. Die Netzbetreiber bieten Netzzugangsfunktionen an. Wenn sie mit unbefriedigten Nutzerbedürfnissen konfrontiert werden, müssen sie auf die Ebene der Protokollformulierung und -änderung gehen, um neue Beschränkungen zu schaffen, die dann von den Netzbetreibern umgesetzt werden. Obwohl die herkömmliche Bereitstellung von Netzwerk-Patch-Diensten sehr mühsam und komplex ist und die Entwicklung einschränkt, hat sie den Vorteil, dass sie unabhängig von Netzwerkprotokollen und Geräteanbietern ist.

Die Steuerungsebene des SDN-Netzwerks ist nicht mehr mündlich, sondern eine zentralisierte Intelligenz, die das gesamte Netzwerk von einer höheren Ebene aus betrachtet und das Netzwerkverhalten durch Software steuert. Die Software wird hier nicht mehr vom Gerätehersteller bereitgestellt, der das Gerät bindet, sondern der Benutzer kann sie selbst implementieren. Die einzige Standardisierung des SDN-Netzwerks ist die Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Controller und dem Repeater, die OpenFlow ist. Dabei handelt es sich nicht um ein Netzwerksteuerungsprotokoll im herkömmlichen Sinne, sondern um eine Schnittstelle. Der Controller und der Repeater können entsprechend der Schnittstelle implementiert werden.

Vorteile von Software-Defined Networking

Im Vergleich zu herkömmlichen Netzen bietet SDN viele Vorteile, darunter:

• Offen und flexibel. Entwickler können den Datenverkehr im Netz steuern, indem sie einfach Open-Source-Standard-Controller schreiben. Netzwerkadministratoren können außerdem aus einer größeren Auswahl an Netzwerkhardware wählen, da sie Open-Source-Protokolle für die Kommunikation mit einer beliebigen Anzahl von Hardwaregeräten über einen zentralen Controller wählen können.

• Zentralisierte Kontrolle und Verwaltung. Die zentrale Verwaltung des Netzes über ein zentrales Verwaltungstool erhöht die Geschwindigkeit und Flexibilität der Daten und ermöglicht die Anpassung des Netzes in Echtzeit an alle Arten von Anforderungen.

• Sicherer. Obwohl der Virtualisierungstrend es schwieriger macht, das Netzwerk vor externen Bedrohungen zu schützen, können SDN-Controller Bedrohungen überwachen und Sicherheitsrichtlinien bereitstellen. Wenn der Controller zum Beispiel verdächtigen Datenverkehr erkennt, kann er Pakete umleiten oder verwerfen.

• Kosteneinsparung. SDN virtualisiert Hardware und Dienste, die zuvor von dedizierter Hardware ausgeführt wurden, was zu den erwarteten Vorteilen eines geringeren Hardwarebedarfs und niedrigerer Betriebskosten führt.

Wie wirkt sich SDN-Netzwerk auf das Rechenzentrum aus?

Der Trend zur Virtualisierung und die neuen Anforderungen an das IT-Personal zur Unterstützung neuer Anwendungen und Dienste wie Cloud Computing-Services, BYOD und Big-Data-Anwendungen stellen neue Anforderungen an die Rechenzentren in Bezug auf mehr Flexibilität, bessere Leistung und größere Sicherheit.

Rechenzentren haben damit begonnen, SDN in der Praxis zu nutzen, um den Anforderungen gerecht zu werden. Für viele Hyperscale-Rechenzentren wie Amazon und Google ist es schwierig, eine Software-definierte Strategie zu verwalten. Mit SDN wird die Kommunikation virtueller Maschinen jedoch vereinfacht.

Außerdem unterstützt es die Verbindung mehrerer Rechenzentren. SDN hilft bei der Verwaltung des Datenflusses, um sowohl Bandbreite als auch niedrige Kosten zu erzielen, und ermöglicht eine maximale Optimierung der Netzwerkressourcen.

Gleichzeitig unterstützt SDN die Multi-Tenancy-Anforderungen zukünftiger Rechenzentren. Ohne manuelle Änderung der Hardwarekonfigurationen hilft SDN Rechenzentren, bestehende Netzwerke zu integrieren und die Netzwerkleistung zu verbessern.

Mit dem Aufkommen von Cloud-basierten Anwendungen und Cloud-Rechenzentren unterstützt SDN schließlich die Echtzeitüberwachung und dynamische Zuweisung redundanter Ressourcen.