SDN

Was ist SDN?

Software-Defined Networking (SDN) ist eine Methode zur Umsetzung der Netzwerkvirtualisierung. Es nutzt die Kerntechnologie OpenFlow, um die Steuerungsebene und die Datenebene von Netzwerkgeräten zu trennen, wodurch das Netzwerk intelligent wird und der Zweck einer flexiblen Steuerung des Netzwerkverkehrs erfüllt wird. 

Einfach ausgedrückt ermöglicht die SDN-Technologie IT-Administratoren, den Netzwerkverkehr in Netzwerken mit komplexer Topologie über ein zentrales Panel von Softwareanwendungen zu steuern, ohne jedes Netzwerkgerät (wie Router, Switches usw.) einzeln manuell zu steuern. Auf diese Weise schafft SDN eine zentral verwaltbare und softwareprogrammierbare Netzwerkarchitektur mit zentraler Verwaltung, flexibler Planung und niedrigen Kosten.

Welche Probleme löst SDN?

Traditionelle verteilte Netzwerkgeräte senden Erreichbarkeitsinformationen auf Layer 2 per Broadcast und übertragen Topologieinformationen über Routing-Protokolle auf Layer 3. Das Netzwerk besteht aus verschiedenen Geräten unterschiedlicher Hersteller, weshalb die Geräte im Netzwerk über ein einheitliches, standardisiertes Protokoll kommunizieren müssen. Da das Netzwerk komplexer wird, ändern sich auch die Anforderungen der Benutzer ständig, und traditionelle verteilte Netzwerke müssen neue Protokolle formulieren und Netzwerkprotokolle ändern, um den sich ständig wandelnden Kommunikationsanforderungen gerecht zu werden. Darüber hinaus erfordert diese Art von Netzwerk auch die Verwaltung der Geräte einzeln, was flexibler und effizienter sein könnte und die Kosten und Komplexität von Betrieb und Wartung erhöht.

Die SDN-Architektur verwendet programmierbare Technologie, um Herstellern die Nutzung offener APIs zur Entwicklung von Anwendungen zu ermöglichen, die ihren Geschäftsanforderungen entsprechen, und um Multi-Vendor-Hardware über OpenFlow zentral zu steuern. Geräte in stark verteilten komplexen Netzwerken können alle zentral konfiguriert, verwaltet und fehlerbehandelt werden, wodurch die Komplexität und die Kosten für Netzwerkmanagement, Betrieb und Wartung erheblich reduziert und die Effizienz des Netzwerkmanagements und der Fehlerbehebung verbessert werden.

Wie funktioniert SDN?

Die Hardwaregeräte traditioneller Netzwerke verfügen über die Fähigkeiten der Management Plane, der Control Plane und der Forwarding Plane. Die Management Plane ist für die Formulierung von Richtlinien und die Koordination von Netzwerkdiensten verantwortlich, die Control Plane steuert das Betriebssystem und Berechnungsalgorithmen, und die Forwarding Plane ist für das Weiterleiten und Empfangen von Datenpaketen verantwortlich.

Das Kernprinzip der SDN-Technologie besteht darin, die Steuerungsebene (Betriebssystem und Software) und die Datenebene (Datenweiterleitungsfunktion) von Netzwerkgeräten zu entkoppeln, sodass die Steuerungsebene von Netzwerkgeräten aus den Hardwaregeräten herausgelöst und direkt über die Software programmiert werden kann. Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich ist, sind die softwaredefinierten Management- und Steuerungsfunktionen in der SDN-Architektur von den Datenweiterleitungsfunktionen der Hardwaregeräte getrennt. Die Netzwerkgeräte in SDN werden zu reinen Hardware-White-Box-Geräten, und die Software wird separat definiert.

Das oben genannte SDN, das Software und Hardware so weit wie möglich trennt, wird als Software-SDN bezeichnet. Es ist zu beachten, dass dies nur eine klassische SDN-Technologiearchitektur ist. Dennoch gibt es mit der Entwicklung der SDN-Technologie auch eine Hardware-SDN-Technologie, die die Trennung von Software und Hardware abschwächt. Ihr Schwerpunkt liegt darauf, Betriebs- und Wartungsautomatisierung zu erreichen. Diese Hardware-SDN-Technologie behält das zugrunde liegende Betriebssystem und die meisten Softwareprotokolle der Steuerungsebene auf den Hardwaregeräten bei. Sie verwendet Controller zur Verwaltung von Hardwaregeräten und Tools zur Verwaltung der Netzwerkkonfiguration und erreicht so eine zentralisierte Verwaltung von Hardwaregeräten.

Welche Anwendungen gibt es für SDN?

SDN wurde in vielen Bereichen eingesetzt, und im Folgenden finden Sie einige Beispiele.

Rechenzentrum: Vereinfachen Sie die Verwaltung komplexer Rechenzentren, unterstützen Sie die dynamische Workload-Migration und den Datenverkehr zwischen Servern und ermöglichen Sie eine schnelle Konfiguration und dynamische Regelung.

Weitverkehrsnetz (SD-WAN): Verbinden Sie Anwendungen und Cloud-Dienste, bieten Sie eine bessere Benutzererfahrung und optimieren Sie die Leistung umfassender Weitverkehrsnetze.

Access Network (SD-Access): Verbessern Sie die Sicherheit und Effizienz des Benutzer- und Gerätezugriffs und vereinfachen Sie die Zugriffsverwaltung.

Network Function Virtualization (NFV): Nutzen Sie Virtualisierungstechnologie, um Netzwerkfunktionen bereitzustellen und zu verwalten, Kosten zu senken, die Flexibilität zu erhöhen und maßgeschneiderte Pfade bereitzustellen.

Campus- und Unternehmensnetzwerk: Durch zentralisierte Verwaltung, einheitliche Umsetzung von Sicherheitsrichtlinien, dynamische Anpassung von Zugriffsrechten basierend auf Benutzeridentität, Gerät und Kontext sowie Verbesserung der Benutzererfahrung.

Cloud Computing und Multi-Cloud-Integration: Unterstützt die elastische Erweiterung und automatisierte Verwaltung von Cloud-Ressourcen und ermöglicht die effiziente Integration verschiedener Cloud-Umgebungen.

Internet der Dinge (IoT): Erreichen Sie effizientes Gerätemanagement und Sicherheitsüberwachung durch zentrale Steuerung und unterstützen Sie den Zugriff und die Verwaltung von Geräten in großem Maßstab.

5G: Optimieren Sie verschiedene Arten von Netzwerken, unterstützen Sie Network Slicing und Multi-Access Edge Computing (MEC) und verbessern Sie die Netzwerkflexibilität.