Netzwerke für virtuelle Strukturen

OpenFlow - die Basis für Software Defined Networks

Heutige Netzwerke sind relativ starr. Virtualisierung, Cloud Computing und mobile Nutzer verlangen aber nach dynamischen Netzwerkstrukturen. Die Hype-Technologie OpenFlow in Verbindung mit Software Defined Networks (SDN) sollen Abhilfe schaffen und den herkömmlichen Netzwerkaufbau revolutionieren.

Die Netzwerke unterliegen, genauso wie der Rest der IT, einem ständigen Wandel. Dies gilt für die generelle Architektur und natürlich erst recht für die eingesetzten konkreten Technologien. Die frühen Netzwerke wurden als Ring (Token Ring) konzipiert. Die Ringstruktur wurde später durch ein Bus-System (Ethernet) abgelöst. Sowohl auf dem Ring als auch auf dem Bus werden die Datenpakete an alle Knoten geleitet. Die Netzwerkkarte entscheidet dann anhand der Adresse, ob sie das Paket annehmen will.

Mit zunehmender Größe der Netzwerke wurden Ringe und Busse immer mehr zum Engpass. An ihre Stelle trat die strukturierte Verkabelung. Hierbei ist das Netzwerk als mehrstufiger Baum realisiert. Die unterste Ebene bilden dabei die Anschlusspunkte für Server und Desktops. Für Clients ist dies meist sein Standardrouter. Eine Stufe darüber finden sich die Aggregation-Switches. Ihrem Namen folgend sammeln (aggregieren) sie die Endgeräte zu einem größeren Verbund. Am oberen Ende der Netzwerkstruktur befinden sich schließlich die Core Switches. Sie sind direkt mit dem Backbone (dem Rückgrat) der Verkabelung verknüpft.

Strukturierte Verkabelung zementiert die Netze

Diese Strukturierung des gesamten Netzwerks ermöglicht die Optimierung der Kommunikation nach den jeweiligen Anforderungen. Aufgrund des mehrstufigen Aufbaus werden die Datenpakete immer über mehrere Knoten vom Sender zum Empfänger geleitet. Allerdings haben die traditionellen Router, die auf der Ebene des IOS/OSI-Layer 3 arbeiteten, heute meist ausgedient. Anstelle des Routings anhand der Layer-3-Informationen und der IP-Adresse ist nunmehr das Layer-2-Switching getreten. Dabei erfolgt das Routen anhand der MAC-Informationen, nicht der IP-Adressen. Die prinzipielle Technik allerdings ist im Kern die gleiche geblieben.

Die Netzwerkbaugruppe, die das Paket annimmt, entscheidet anhand der Information im Header des Datenpakets, wohin das Paket weitergeschickt werden soll. Ziel der strukturierten Verkabelung ist, den richtigen und wenn möglich schnellsten Weg für die Datenpakete zu finden - egal ob diese nun über einen Router oder einen Switch geschleust werden. Eine zweite zentrale Forderung an jegliche Kommunikation ist die Absicherung des Weges gegen Ausfälle oder temporäre Engpässe. Das TCP-Protokoll sorgt dabei für eine gesicherte Übertragung, unabhängig vom gewählten Weg. Dazu müssen aber mehrere mögliche Wege vom Sender eines Datenpaketes zum Empfänger existieren. Dies erfolgt durch die Routing-Protokolle.