Im März dieses Jahres begann Masterand Tim Hofer seine Zeit bei NETHINKS mit einem dreimonatigen Praktikum, das er im Rahmen seiner Zeit als Masterstudent an der Hochschule Fulda absolvierte. Das Ziel des Praktikums lag in der Ergründung des Paradigmas „Software-defined WAN“ (SD-WAN), einem Ansatz zur automatisierten und programmatischen Verwaltung von WAN-Anbindungen. Nach dem Praktikum verlängerte Tim seine Zeit bei NETHINKS für die Erstellung seiner Masterarbeit. Durch das vorangehende Praktikum war die thematische Richtung der Masterarbeit bereits festgelegt: Inhaltlich beschäftigt sich die Arbeit, mit deren Erstellung sich Tim zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels befasst, mit der Realisierung von Software-Defined-Networking in einem Service Provider Netzwerk, das mit seinen Eigenschaften dem Backbone von NETHINKS entspricht.
Im Rahmen dieses Beitrages sollen die Begriffe rund um die Thematiken voneinander abgegrenzt und ihre Zusammenhänge sowie das durch die Technologien entstehende Potenzial dargelegt werden.
Software Defined Networking (SDN)
Herkömmliche Netzwerke werden mit weitestgehend autarker und proprietärer Hardware betrieben. Jedes Gerät verfügt über seine eigene Control- sowie Dataplane. Die durch die Control-Plane getroffenen Routingentscheidungen werden der Dataplane mittgeteilt, sodass das Weiterleiten von Paketen auf Basis dieser Informationen durchgeführt werden kann. Jedes Gerät im Netzwerk trifft autonome Routingentscheidungen, sodass man bei herkömmlichen Netzwerken von einer auf die Geräte verteilten Intelligenz spricht. Änderungen im Netzwerk gehen einher mit aufwendigen Konfigurationen, die oft über die Shell der verschiedenen Netzwerkgeräte durchgeführt werden muss.
Der Aufwand für die besagte Konfiguration und die Wartung von Netzwerkelementen wird ineffizient, wenn man die zunehmenden Anforderungen an die Skalierbarkeit und die Flexibilität moderner Netzwerke in Betracht zieht. SDN verfolgt mit der Trennung von Control- und Dataplane das Ziel, die Intelligenz im Netzwerk zu zentralisieren. Die im Netzwerk eingesetzte Hardware ist dann nur noch für die Weiterleitung von Paketen zuständig, während ein zentraler Controller – mit einer Übersicht über die gesamte verteilte Dataplane – intelligente Entscheidungen bezüglich der Weiterleitung von Paketen treffen kann. Durch die Standardisierung von APIs und Protokollen zwischen dem zentralen Controller und der verteilten Dataplane wird der Einsatz von herstellunabhängiger Hardware realistisch.
SDN-Funktionalität in Service Provider Netzwerken?
Während SDN vor allem im LAN-Bereich und Datacenter-Netzwerken Anwendung findet, entsteht mit der Zeit auch der Wunsch nach ähnlicher Funktionalität im Bereich der Service Provider Netzwerke. Die komplette Migration eines Service Provider Netzwerkes mit proprietärer Hardware hin zu einem Netzwerk bestehend aus SDN-kompatiblen Geräten ist unrealistisch. Um eine zentralisierte Verwaltung in einem Service Provider Netzwerk dennoch realisieren zu können, hat die Bewegung im Bereich der Netzwerkautomatisierungen interessante Technologien hervorgebracht. Hier beginnt thematisch der Inhalt der Masterarbeit, die Tim Hofer mit der Unterstützung von NETHINKS und der dort vorhanden Kompetenz erstellt.
Der Lösungsansatz
Durch die Link-State Erweiterung des BGP-Protokolls soll ein zentraler Controller dazu in der Lage sein, die Topologie des Netzwerkes kennenzulernen. Eine zentrale Komponente des Lösungsansatzes ist NETCONF, ein Protokoll, das primär für die Konfiguration von Netzwerkgeräten ausgelegt ist. Durch dieses Protokoll kann der zentrale Controller Entscheidungen bezüglich der Netzwerk-Konfiguration im Netzwerk umsetzen. Durch Model-Driven Streaming Telemetry soll die zentrale Komponente mit Echtzeitdaten versorgt werden, die den aktuellen Status des Netzwerkes bezüglich der Auslastung beschreiben. Basierend auf diesen Echtzeitdaten soll der zentrale Contoller mit der Fähigkeit ausgestattet werden, automatisiertes Traffic Engineering durchzuführen. Durch diesen Lösungsansatz soll es einem Network Service Provider erleichtert werden, Dienste mit der in ihrem Backbone-Netzwerk etablierten Hardware schnell auf sich stetig ändernden Marktbedürfnissen anpassen zu können.
