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Grundlagen für eine virtualisierte Netzwerkinfrastruktur

SDN, NFV und VNF. Andrew Fröhlich beleuchtet im ersten Artikel dieser Serie, ob und wie Unternehmen virtualisierte Funktionen implementieren sollten.

Die Frage nach den Unterschieden zwischen Software-defined Networking (SDN) und Network Functions Virtualization (NFV) sorgt häufig für Verwirrung. Daher werde ich in dieser Artikelserie den Zweck der beiden Konzepte erklären und beschreiben, inwieweit Unternehmen NFV und SDN bei der Planung ihrer Netzwerkinfrastruktur berücksichtigen sollten. Zudem werde ich die Verbindung zwischen Virtual Network Functions (VNF) und NFV erläutern sowie die Möglichkeiten beschreiben, wie Firmen VNFs in ihre Infrastruktur implementieren können.

NFV ist nichts anderes als die Virtualisierung von Anwendungen und Diensten, die traditionell auf proprietärer Appliance-Hardware laufen. Damit profitieren auch große Teile des Netzwerks von ähnlichen Vorteilen wie bei der Virtualisierung von Servern, sprich höherer Flexibilität und Skalierbarkeit sowie niedrigeren Kosten. NFV ist dabei als Gesamtstruktur oder Framework zu sehen, die/das eine schnelle Bereitstellung, Steuerung und Skalierung einer virtualisierten Netzwerkinfrastruktur ermöglicht. Dabei wird jeder einzelne Service, der virtualisiert wird, als virtuelle Netzwerkfunktion (VNF) betrachtet.

Derzeit sind es vor allem die großen Service-Provider, die über eine vollständige VNF-Strategie für die Virtualisierung ihrer gesamten Infrastruktur verfügen oder auf diese hinarbeiten. Für Service-Provider ist diese Strategie sehr sinnvoll, da sie sehr flexibel und dynamisch sein müssen, um genau diejenigen Netzwerkfunktionen bereitzustellen, die der Kunde verlangt. Schließlich ist die Virtualisierung jeder Netzwerkfunktion der richtige Weg, um sowohl Skalierbarkeit als auch Flexibilität zu erreichen. Für die meisten Unternehmen lohnt es sich derzeit aber (noch) nicht, alle Komponenten ihres Netzwerks zu virtualisieren. Die Gründe: Erstens wären die Kosten für die Generalüberholung und den Ersatz einer Appliance-basierten durch eine virtualisierte Infrastruktur immens. Zweitens benötigen Unternehmen nicht das Ausmaß an Skalierbarkeit und schneller Bereitstellung wie ein Service-Provider.

Das heißt aber nicht, dass Unternehmen nicht die Möglichkeit haben sollten, Teile ihres Netzwerks zu virtualisieren. Dies ist in vielen Fällen tatsächlich sinnvoll. Dies gilt vor allem dann, wenn Unternehmen ihre veralteten Netzwerk-Appliances austauschen müssen. Meistens bieten die Netzwerkhersteller ihren Kunden hier eine Wahl: Sie können entweder die alte Appliance durch eine neue ersetzen oder eine reine Softwareversion kaufen und auf einem Commodity-Server als virtualisierte Appliance betreiben. Die Liste der Netzwerkgeräte und Services, die heute virtualisiert werden können, ist lang. Sie umfasst Router, Switches, Firewalls, Intrusion Prevention Systeme (IPS), Load Balancer, Videokonferenz-Gateways und verschiedene Sicherheits- und Management-Appliances. Grundsätzlich können Unternehmen bei Bedarf jede Komponente ihrer Infrastruktur virtualisieren. Doch ist das überhaupt notwendig beziehungsweise lohnt sich das?

Szenarien für die Implementierung von VNF

Wie bereits erwähnt, bietet die Virtualisierung von Appliances Vorteile wie Skalierbarkeit und Flexibilität. Zudem sinken die Kosten, da es nicht mehr notwendig ist, proprietäre Hardware für den Betrieb der Netzwerkdienste zu kaufen. Dies setzt natürlich voraus, dass Unternehmen eine virtuelle Serverumgebung besitzen, auf der sie die virtuellen Netzwerkgeräte hosten können. Die Virtualisierung aller Komponenten schafft aber zusätzliche Komplexität, die bei der Implementierung und Fehlerbehebung Probleme verursachen kann.

Bei der Entscheidung für VNF ist auch zu berücksichtigen, ob und wie sich die Virtualisierung auf den Datenfluss auswirkt. Wenn ein- und ausgehende Daten im Netzwerk umgeleitet werden müssen, damit sie über eine im Rechenzentrum betriebene virtuelle Netzwerkfunktion (VNF) laufen, sollten Unternehmen den Einsatz einer virtualisierten Netzwerkinfrastruktur genau prüfen. Denn physische Geräte haben einen großen Vorteil: Sie sind punktbasierte Dienste, die sich überall auf dem Netzwerkpfad physisch installieren lassen. Die Umleitung des Datenverkehrs in ein Rechenzentrum kann die Komplexität erhöhen und Netzwerkengpässe verursachen, da der Umfang des Traffics vom und zum Rechenzentrum exponentiell ansteigen kann.

Viele Unternehmen verfolgen bei der Virtualisierung den Ansatz Virtualisieren, wenn möglich. In den meisten Fällen verbessern Netzwerkadministratoren ihre VNF-Skills, indem sie Erfahrungen mit virtualisierten Instanzen von Diensten und Geräten sammeln, die in ihrem Unternehmen im Rahmen einer IaaS-Cloud (Infrastructure as a Service) zum Einsatz kommen. Über die Cloud lernen sie, wann die Migration von Teilen des Netzwerks aus finanziellen Gründen oder aus Perspektive des Datenverkehrs Sinn ergibt. Und im Laufe der Zeit kann sich die Netzwerkarchitektur so verändern, dass sich die Virtualisierung nahezu aller Netzwerkdienste lohnt.

Der nächste Artikel dieser Reihe rund um virtualisierte Netzwerkinfrastruktur beleuchtet die Gründe, warum ein Unternehmen SDN-Elemente in seine physischen, virtuellen oder hybriden Netzwerke integrieren sollte.

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