Mit Ethernet-Architektur zur Netzwerkinfrastruktur 2.0

Viel Speicher, schnelle Leitungen, leistungsfähige Server: Die alten Pfade zur Performance-Steigerung in Datacentern sind ausgetreten. Doch neue Entwicklungen wie Cloud-Technologien verlangen auch eine neue Generation von Komponenten im Rechenzentrum, die die Schwächen der alten IP-Welt ausbügeln. [...]

Als das Ethernet in den 80er-Jahren das Licht der Welt erblickte, war an Konzepte wie CloudKlicke und öffne kleines Fenster mit Infos zu BI und Virtualisierung nicht zu denken. Kein Wunder, dass diese Netzwerkarchitektur in den vergangenen Jahren erheblich erweitert werden musste, um die aktuellen Anforderungen an Flexibilität, Performance, Sicherheit und Zuverlässigkeit erfüllen zu können. Oftmals stellt die paketbasierte IP-Technik einen Flaschenhals dar. Die Konvergenz der Netze verschärft das Problem derzeit massiv. Das sind ungünstige Voraussetzungen für eine Welt mit Virtualisierung und Cloud-Computing.

Somit stehen in Sachen Ethernet auf allen Ebenen große Veränderungen an. Das zeigt sich nicht zuletzt daran, dass selbst die klassischen Netzwerkebenen Access, Distribution und Core auf dem Prüfstand stehen. Längst gelten diese in Fachkreisen nicht mehr als zentrale Komponenten der Architektur. Die Grenzen verschmelzen immer mehr, insbesondere zwischen Distribution und Core. Gerade bei kleineren und mittleren Unternehmen ist eine solche Trennung der Bereiche ohnehin nicht mehr erforderlich, so die einhellige Meinung vieler Experten. Allerdings ist eine komplette Abkehr von der klassischen Aufteilung in naher Zukunft noch nicht in Sicht.

Unverkennbar aber ist ein klarer Trend im Netzwerkbereich in Richtung mehr Intelligenz für Router und Switches. Gerade für Access-Switches wird beispielsweise Power-over-Ethernet (PoE) immer wichtiger. So können bei vielen Herstellern bereits heute 24 Ports mit PoE versorgt werden. Einige Anbieter wiederum schon Geräte im Angebot, die auf 48 Ports PoE bieten, wozu die Netzwerkgeräte mit zwei Stromversorgungssystemen ausgerüstet sind. Angenehmer Nebeneffekt: Fällt eine Stromquelle aus, kann die andere einspringen, sodass auch im Access-Bereich Redundanz mit wenig Aufwand hergestellt werden kann. Bei modularen Core-Geräten stehen daneben sogar redundante CPU-Module zur Verfügung.

Mit intelligenten Switches Storage ins Netzwerk einbinden
Tief greifende Änderungen werden von Branchen-Insidern auch im Bereich Storage-Anbindung erwartet. Gerade der Trend hin zu einer komplett IP-basierten Rechenzentrumsinfrastruktur macht es erforderlich, hier mit gänzlich neuer Technologie zu operieren. Damit werden Komponenten wie Router und Switches zunehmend zum kritischen Faktor, der sich entscheidend auf die Gesamt-Performance auswirkt. Technologien wie Data Center Bridging (DCB) sollen in Zukunft ein Ethernet ohne Paketverluste bieten. Fiber Channel over Ethernet wird insbesondere für die Migration bestehender Installationen eine gewichtige Rolle bei der Anbindung von SANs über die Pakettechnologie spielen. Aus diesem Grund versuchen einige Netzwerkanbieter, diese Technologie durch Erweiterungen in das Ethernet-Zeitalter zu transferieren – ein Vorhaben, dem einige Netzwerkexperten ausgesprochen kritisch gegenüberstehen.

Manche Unternehmen setzen stattdessen auf das iSCSI-Verfahren, das die Nutzung des SCSI-Protokolls über TCP ermöglicht. Eine geringe Verzögerung und eine verlustfreie Übertragung sind dabei die Hauptkriterien, die von entscheidender Bedeutung für einen erfolgreichen Einsatz sind. Um diese Ziele zu erreichen, sind intelligente Switches nötig, die über Flow-Control-Funktionen den Datenstrom glätten und dafür sorgen, dass Paketverluste vermieden werden.

Im Prinzip passt das System dabei die Speichertiefe des Puffers permanent an das Datenvolumen und damit an die aktuelle Netzwerkauslastung an. Schließlich zählt es nach wie vor zu den größten Mythen, dass ein großer Puffer allein das Mittel der Wahl gegen Netzwerkprobleme ist. Ganz im Gegenteil: Paketverluste, hohe Latenzen und ein beträchtlicher Jitter (unterschiedliche Laufzeiten der Pakete) lassen sich ohne eine intelligente Steuerung nicht vermeiden. Zugleich müssen die Verzögerungszeiten zwischen Speicher und Applikationen so gering wie möglich gehalten werden. Damit profitieren nicht nur Echtzeit-, sondern auch Webanwendungen enorm von diesen Vorteilen. Dank intelligenter Switches mit Flow-Control werden Laufzeiten auf ein Minimum reduziert, Jitter eliminiert und Datenverluste effizient verhindert. Gleichzeitig kommt einer der größten Vorteile des Ansatzes voll zum Tragen: die einfache Integration in eine ohnehin weitgehend auf IP-Technologie basierende Welt.

Neue Netzwerktechnologien
Ein weiteres Gebiet, auf dem sich ein Paradigmenwechsel abzeichnet, bilden Technologien zur Vermeidung redundanter Netzwerkpfade. Auch hier wird derzeit gleich mit einer Reihe vielversprechender Ansätze um die Dominanz im Datacenter gekämpft. Transparently Interconnecting Lots of Links (Trill) und Shortest Path Bridging (SPB) sind zwar per se vielversprechende Verfahren. Noch allerdings sind einsetzbereite Lösungen in weiter Ferne.

Mit Ethernet Protected Switching Ring (EPSR) stehen jedoch gerade für kleine und mittelständische Unternehmen interessante Alternativen bereit, die schon heute in Produkte implementiert sind. Zusätzlich bieten Funktionen wie Virtual Chassis Stacking (VCStacking), kombiniert mit Link-Aggregation, eine einfache Möglichkeit, redundante Wege aufzubauen. Dabei sind alle Verbindungen aktiv, und keine Ressource im Netzwerk bleibt ungenutzt. Solche Lösungen bieten eine einfache Administration bei niedrigen Betriebskosten. Darüber hinaus müssen Unternehmen nicht erst auf die Verabschiedung eines finalen Trill- oder SPB-Protokolls warten

Als wären all diese Umwälzungen noch nicht genug, steht mit IPv6 der nächste große Entwicklungsschritt der Netzwerkinfrastruktur an. Wenigstens an dieser Front jedoch herrscht weitgehende Einigkeit. Schon lange sind Router und Switches auf den größeren Adressraum vorbereitet und lassen sich relativ unproblematisch umstellen.

Fazit
Die Ethernet-Welt ist im Wandel. Neue Technologien schaffen die für viele IT-Entwicklungen nötige Flexibilität, sorgen jedoch durch noch nicht verabschiedete Standards und unklare Zukunftspläne für Verwirrung. Unternehmen sind deshalb gut beraten, auf Netzwerklösungen zu setzen, die eine weitgehende Flexibilität ermöglichen. Mit einer Architektur wie EPSR und VCStack sind gerade kleine und mittelständische Unternehmen auf der sicheren Seite. (hal)

* Dietmar Spehr ist freier Journalist in München. Dieser Artikel basiert auf einem Beitrag des deutschen TecChannel.