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Brauche ich Campus-Switches für mein Unternehmensnetzwerk?

Die Rolle von Campus-Switches hängt von den Anforderungen Ihrer Organisation ab. Unsere Einsatzszenarien klären, wann ein Deployment sinnvoll ist.

Hinweis der Redaktion: Im zweiten Teil unserer vierteiligen Reihe über Campus-Switches stellen wir die wichtigsten Einsatzszenarien für diese Switches vor. Im ersten Teil haben wir Funktion und Arbeitsweise dieser Komponenten erläutert. Der nächste Beitrag dieser Artikelserie beschäftigt sich mit Kaufkriterien, während der vierte Teil anhand dieser Kriterien die führenden Anbieter auf dem Markt miteinander vergleicht.

Jedes Campus-Netzwerk besitzt sein eigenes Design. Jede spezifische Einzelheit, zum Beispiel die Anzahl der Nutzer, ihre Standorte und welche Art von Anwendungen sie verwenden, wirkt sich auf die Struktur eines Netzwerks aus – und auch darauf, welche Typen und Anzahl von Campus-LAN-Switches im Design enthalten sein sollten. In diesem Artikel werden wir noch einmal einen Blick auf jede der drei Switch-Ebenen – Zugriffs-, Verteilungs- und Kernschicht (Access, Distribution, Core) – werfen und einige der häufigsten Szenarien beleuchten, in denen bestimmte Typen von Campus-Switches notwendig beziehungsweise unnötig sind.

Zugriffs-Switches sind für alle ein Muss

Unabhängig davon, ob Sie eine Umgebung für ein umfangreiches Enterprise-LAN planen oder lediglich einen kleinen Remote-Standort ausbauen, werden sich die Geräte Ihrer Endbenutzer in einem Campus-Netzwerk mit Access-Switches verbinden. Wenn Sie vorhaben, ein Netzwerk ausschließlich unter Verwendung von Zugriffs-Switches bereitzustellen, sollten Sie genau verstehen, wie die Layer-2- und Layer-3-Konnektivität funktioniert. Bei größeren LANs mit Zugriffs- und Verteilungs-Switches übernimmt in der Regel die Vermittlungsschicht (Verteilungsschicht) die Kommunikation auf Layer 3.

In kleineren Umgebungen ohne Vermittlungsschicht stehen Ihnen mehrere Optionen offen, um mit dem Rest Ihres LANs eine Layer-3-Konnektivität herzustellen. Die erste Möglichkeit besteht darin, Ihren Access-Switch auf Layer 2 mit einem Gerät zu verbinden, etwa einem Router oder einer Firewall. Der Router oder die Firewall kann dann als Standard-Gateway für die verschiedenen virtuellen LANs (VLANs), die Sie konfigurieren, eingerichtet werden. Sie können auch das Routing zwischen diesen VLANs und nach außen zum externen Wide Area Network (WAN) oder zum Internet zur Verfügung stellen.

Die zweite Option besteht darin, Zugriffs-Switches zu nutzen, die sowohl auf Layer 2 als auch auf Layer 3 arbeiten. Auf diese Weise lassen sich virtuelle Switch-Schnittstellen auf Layer 3 erstellen und das gesamte Switching und Routing auf einem einzigen Gerät durchführen. Und weil die Anzahl der Benutzer an kleinen Remote-Standorten relativ klein ist, können Campus-Switches im Allgemeinen das komplette Switching und Routing für die vergleichsweise geringe Menge an Traffic bewältigen, die am Standort entsteht und den der Standort verwertet.

Wo Campus-Switches für Verteilung und Aggregation sinnvoll sind

Es gibt eine Reihe von Gründen, um ein Collapsed-Core-Netzwerkdesign (siehe Abbildung 1) mit Zugriffs- und Verteilungs-Switches zu implementieren. Der Fokus liegt dabei auf der Anzahl der Endnutzer, die das LAN unterstützt, und darauf, wie weit die Standorte der Nutzer voneinander entfernt sind. Falls die Zahl der Anwender mehrere Hundert übersteigt, wird der zu erwartende Durchsatz am Ende die Kapazitäten der Access-Switches alleine überschreiten. Um dies zu verhindern – und gleichzeitig die LAN-Kosten unter Kontrolle zu halten – ist eine Collapsed-Core-Strategie sinnvoll. Diese Methode verwendet mehrere oder stapelbare Zugriffs-Switches im Edge-Bereich für die Layer-2-Konnektivität, während das Layer-3-Routing, die Zugriffssteuerung und weitere Netzwerkfunktionen an die Verteilungsschicht ausgelagert werden.

Was die räumliche Entfernung betrifft, sollten Sie Distribution-Switches in Erwägung ziehen, wenn Sie die Grenzen für die Kabellängen im LAN erreichen. Wenn ein Access-Switch über eine UTP-Verkabelung (Unshielded Twisted Pair) der Kategorie 5 und 6 mit den Endgeräten verbunden ist, schreibt die 1000BASE-T-Spezifikation vor, dass die Kabellänge zwischen dem Endgerät und dem Switch nicht mehr als 100 Meter betragen darf. Wird sie überschritten, müssen Sie mit verschiedenen Fehlern und verworfenen Paketen am Switch-Port rechnen. Wenn Ihre Nutzer in einem Gebäude verteilt sind, das aufgrund der Längenbeschränkungen zwei oder mehr Schränke mit Access-Switches notwendig macht, ist es sinnvoll, dass diese Zugriffs-Switches mit einem zentralen Verteilungs-/Aggregation Switch verbunden sind. Dadurch stellen Sie sicher, dass sich alle Anwender nicht mehr als einen Netzwerkgeräte-Hop voneinander entfernt befinden.

Abbildung 1: Ob Sie sich für ein Drei-Schichten- oder Zwei-Schichten-Design für Campus-LAN-Switches entscheiden, hängt (jedenfalls teilweise) von der Anzahl der Endanwender im Netzwerk ab.

Wo Kern-Switches tatsächlich benötigt werden

Ähnlich wie die wichtigsten Anforderungen für den Umstieg von einem reinen Zugriffsnetzwerk zu einem Collapsed-Core-Design mit Zugriffs- und Verteilungs-Switches dreht sich der Grund für einen Wechsel zum traditionellen Drei-Schichten-Design um die räumliche Entfernung und die Anzahl der Benutzer. Sofern Ihr Netzwerk mehrere Gebäude umfasst, die es aus Latenzgründen erforderlich machen, dass alle Nutzer die gleiche Anzahl von Geräte-Hops voneinander entfernt sind, lässt sich dies am einfachsten erreichen, wenn Sie die Interdistributions-Konnektivität zentralisieren, indem Sie alle Daten in eine Kernschicht befördern. Obwohl Sie eine vollständige Mesh-Konnektivität ausbauen – oder eine Ringtopologie zwischen den Gebäuden erstellen – könnten, sind diese Optionen für Ihre LAN-Anforderungen wahrscheinlich weder durchführbar noch praktikabel oder ausreichend.

Der andere Aspekt, den es zu berücksichtigen gilt, betrifft den von Ihren Endnutzern geforderten reinen Durchsatz und die Anforderungen hinsichtlich der Latenz. Das Drei-Schichten-Design optimiert die Konnektivität durchgängig im LAN und stellt generell eine einheitliche Latenz und Quality of Service (QoS) sicher. Internet- und WAN-Links stellen üblicherweise eine Verbindung zum Kern von Edge-Routern her. Um einen einheitlichen Zugriff für alle Endanwender zu gewährleisten, eignet sich am besten eine Kernschicht, die den externen Zugriff auf den Rest Ihres LANs verteilt. Der einzige andere Aufgabenbereich für den Kern liegt dann darin, Pakete so schnell wie möglich von einem Netzwerksegment zum anderen zu routen.

Weitere Überlegungen zu Campus-Switches

Wenn Sie evaluieren, wie viele und welche Typen von Campus-Switches in einem Design enthalten sein sollen, gilt es, zwei weitere Themen zu berücksichtigen. Das erste ist die LAN-Redundanz. Wenn Sie ein mittleres bis großes Campus-Netzwerk planen und verwalten, ist es gang und gäbe, auf Switch- und Uplink-Ebene Hochverfügbarkeit (HA, abgeleitet von High Availability) zu bieten. Das bedeutet, Sie verwenden in jedem Block zwei oder mehr Core- sowie zwei oder mehr Distribution-Switches und konfigurieren diese so, dass ein Fehler in einem Switch nicht dazu führt, dass der Traffic-Fluss unterbrochen wird. In der gleichen Art sollten Uplink-Verbindungen zwischen allen Switches im LAN mehr als eine physische Verbindung umfassen. Wenn Sie eine entsprechende Anzahl von Redundanzen konfigurieren, wird der Verlust einer einzelnen Verbindung die Endnutzer nicht beeinträchtigen.

Jedes Campus-Netzwerk besitzt sein eigenes Design.

Das zweite Thema betrifft den Einsatz von Data Center Switches im Gegensatz zu herkömmlichen Zugriffs-Switches in Ihrem LAN. Falls Sie ein großes und hochkomplexes Rechenzentrum mit Virtualisierung auf Compute- und Storage-Ebene betreiben, bieten Data Center Switches eine Vielzahl an Funktionen, um die Leistung von Hardware und Software voll auszuschöpfen. Das Wichtigste, worauf Sie achten müssen, ist das Muster für den Ost-West-Traffic – der Traffic innerhalb eines Data Centers – bei Ihren Campus-Switches. Wenn nach Ihrer Einschätzung der Ost-West-Durchsatz höher sein wird als das, was ein Switch der Zugriffsschicht bewältigen kann, werden Sie wahrscheinlich von der Rechenleistung und den zusätzlichen HA-Funktionen eines Data Center Switch profitieren können. Falls Sie jedoch nur einige wenige Bare-Metal- oder virtualisierte Server in Ihrem Campus-Netzwerk verwalten müssen, reicht es wahrscheinlich aus, sie über Access-Switches zu verbinden.

Der nächste Artikel in dieser Reihe beschäftigt sich mit spezifischeren Kriterien der verschiedenen Campus-Switches. Außerdem erklären wir, weshalb Sie eine Liste mit Funktionen erstellen sollten, auf die Sie zurückgreifen können, wenn Sie bestimmte Optionen der angebotenen Campus-Switches evaluieren.

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