Modul: Einführung. Einsatzfälle der Switches. Nortel Networks Ethernet-Switches und Ethernet Routing Switches (Layer 2 bis 7)

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1 Modul: Nortel Networks Ethernet-Switches und Ethernet Routing Switches (Layer 2 bis 7) Einführung Der Erfolg eines Unternehmens hängt heute immer mehr von einer optimal ausgelegten IT-Infrastruktur ab. Netzwerke bilden die Basis dieser Infrastruktur und werden heute im lokalen Bereich (LAN) fast ausnahmslos mit Ethernet realisiert. Die heutige Infrastruktur muss die Übertragung von Daten, Sprache/Telefonie und Video auf einem gemeinsamen konvergenten Netz unterstützen. Bis vor wenigen Jahren waren Sternkoppler ("Hubs") zur Ethernet-Vernetzung eine moderne und verbreitete Lösung, die mit der Nutzung der strukturierten Twisted-Pair-Verkabelung auch höchsten Ansprüchen an Flexibilität gerecht wurde. Nach und nach wurde diese "ursprüngliche" Ethernet-Technology der gemeinsamen ("shared") Nutzung des Mediums Ethernet durch mehrere Endgeräte von den Switches verdrängt, die dedizierte Bandbreite je angeschlossenem Gerät ermöglichen. Dabei kam in erster Linie die Möglichkeit des Vollduplexbetriebs hinzu, welcher 100% nutzbare Bandbreite und größere Reichweiten des Ethernets brachte. Die daraus entstandene die Hubs ablösende Geräteklasse der aktiven Netzwerkkomponenten sind die Ethernet Switches. Von ursprünglich dedizierten 10 MBit/s zu jedem Arbeitsplatz bieten die modernsten Systeme heute bereits flexible Schnittstellen mit wahlweise 10, 100 oder 1000 MBit/s über die weit verbreitete Kategorie-5- Kupferverkabelung. Für die Kopplung der Switches untereinander bzw. mit zentralen Kernnetzknoten kommt heute vorwiegend Gigabit Ethernet, bei den neuesten Systemen auch sogar 10 Gigabit Ethernet zur Einsatz. Die heutigen Anforderungen an die Netzwerke ergeben sich aus der Tatsache, dass die bisherige Trennung von Datennetz, Telefonnetz, Videonetz usw. aus Kosten- und Effizienzgründen aufgehoben werden muss. Die daraus entstehenden konvergenten Netze benötigen neue Funktionen, wie hohe Ausfallsicherheit, Authentifizierung der Benutzer, Klassifizierung und Priorisierung von Daten (Quality of Service) und evtl. Stromversorgung von Endgeräten, wie Telefonen über die Ethernetverkabelung (Power over Ethernet). Einsatzfälle der Switches Meist werden die Switches im Anschlussbereich des Netzwerkes eingesetzt, wo die Versorgung der Nutzer mit Datennetzanschlüssen (für PCs, Drucker und Workstations) heute in der Regel mit Fast Ethernet über UTP, d.h. 10/100BASE-TX, erfolgt. Zunehmend werden auch andere Ethernet-Endgeräte, wie IP-Telefone, Wireless LAN Access Points u. a. in das Netzwerk integriert und erfordern zusätzliche Funktionen, wie Stromversorgung über die LAN- Verkabelung ("Power over Ethernet" nach Standard IEEE 802.3af) und Priorisierung. Auch solche Anschlüsse können mit Nortel Ethernet Switches realisiert werden. Die fortschrittlichsten Modelle bieten 10/100/1000BASE-TX zum Endgerät und es gibt Modelle mit integriertem "Power over Ethernet". INET-TS GMBH Reichenbachstraße 3 D Ismaning Telefon: +49 (0)89 / Telefax: +49 (0)89 / Home: info@inet-ts.de Seite 1

2 Übersicht der nichtmodularen Nortel Ethernet Switches Auswahlkriterien Folgende Anforderungen sollten bei der Auswahl von Ethernet-Switches beachtet werden: Schnittstellen: 10/100BASE-TX (Fast Ethernet) oder 10/100/1000BASE-TX (Gigabit Ethernet) zum Endgerät und Gigabit Ethernet als Kopplung zwischen Switches sind heute die Regel. Wenn weitere Schnittstellen benötigt werden, so ist das bei der Auswahl der Switches zu berücksichtigen. Skalierbarkeit: Anzahl der möglichen Geräte im Stapel ("Stack") für hohe Portdichten pro Verteiler Bandbreite der Kaskadierverbindung Ausfallsichere Kaskadierung Skalierbarkeit der Uplink-Verbindung Ausfallsichere Switchkopplung: welche Mechanismen verhindern den Konnektivitätsverlust für alle Nutzer bei Ausfall eines Switches oder einer Verbindung im Stapel? Dienstgüteanforderung: Die Nutzung des Netzwerkes für geschäftskritische Prozesse, u. a. die IP Telefonie erfordern zunehmend den Einsatz von QoS-Funktionen. Hier reichen die Funktionen vom bloßen "Verstehen" der Priorisierungsbits eines Ethernet-Paketes bis zur Fähigkeit des Klassifizierens von IP-Paketen. Besonderheit: Die Nortel Ethernet-Switches bieten diese Funktion auch ohne L3-Software! Management: sicheres und komfortables Konfigurieren und Überwachen der Switches ist heute ein Muss. Sicherheit: Authentifizierung der Benutzer nach IEEE 802.1x (EAP over LAN) sollte heute selbstverständlich sein, da es im Zusammenhang mit Policy-Diensten im Netzwerk zuglich die individuelle Konfiguration eines Netzwerkanschlusses ermöglicht. Auch der Schutz der Switches selbst vor Angriffen aus dem Netzwerk wird immer wichtiger. Besonders SNMP Version 3 stehen hierbei im Mittelpunkt des Interesses. Seite 2

3 Schnittstellenübersicht der Nortel Ethernet Switches Die Familie der Nortel Ethernet Switches bestehen aus einem (oder mehreren) Grundgerät(en), welches über eine feste Portanzahl verfügt und folgende Erweiterungen bieten kann: Kaskadierung Uplink-Modul für Fast Ethernet oder Gigabit Ethernet, GBIC- oder SFP GBIC Slot(s) für Gigabit Ethernet oder XFP-Slot(s) für 10 Gigabit Ethernet Anschluss oder Anschlussoption für redundante Stromversorgung Seite 3

4 Modulare Ethernet Routing Switches (Nortel ERS 8000 Familie) Bis 1998 galt die ATM-Technology im Datennetzwerkbereich als einzige Lösung, die höchsten Ansprüchen an Ausfallsicherheit, Skalierbarkeit und Dienstintegration nach der FDDI-Ära gerecht werden konnte. Nach der Standardisierung des Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) im Jahr 1998 wurde jedoch mit Erfolg die Ethernet-Technology so weiterentwickelt, dass sie heute im LAN-Umfeld eindeutig den Vorzug erhält. Mit dem Standard 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae, Juni 2002) wird im LAN zudem in eine neue Region vorgestoßen, die bisher den Kernnetzen von Service Providern vorbehalten war. Hinzu kommt, dass es gelungen ist, Ethernet mit Einführung der Switch-Technology soweit deterministisch zu machen, das es sich auch für den Einsatz in Netzwerken mit höchsten Anforderungen an Antwortzeiten, geringe Verzögerung und garantierte Bandbreiten eignet. Die praktische Umsetzung fanden diese neuen Standards vor allem in einer neuen Geräteklasse der aktiven Netzwerkkomponenten den Ethernet Routing Switches. Traditionelle Router sind jedoch langsam, teuer und besitzen nur eine unzureichende Anzahl an Schnittstellen. Nortel Networks ERS Layer 3 Switches vereinigen in sich sowohl die Funktionalität der klassischen Routerwelt als auch die Schnelligkeit eines Layer 2 Switches. Damit sind sie ideal positioniert für den Einsatz im Backbonebereich, wo hohes Maß an Verfügbarkeit und Leistung gefordert ist. Zum anderen können sie durch weitere Module zu einer universellen Multimediaplattform (Web-Switching, SSL-Beschleunigung), ideal für Data Centers und Serverfarmen, ausgebaut werden. Für die Weitverkehrsanbindung können optional POS, ATM oder CWDM-Module eingesetzt werden. Die ERS Module unterstützen alle standardisierten Routerprotokolle, sowie die Priorisierung nach Diffserv und IEEE 802.1p. Seite 4

5 Einsatzbereich: Zentrale Gebäudeverteiler, Backbone, Rechenzentrum Leistungsmerkmale: Einen immer höheren Stellenwert beim Netzwerkdesign und bei der Auswahl von aktiven Netzwerkkomponenten nimmt heute die Ausfallsicherheit ein, da davon oft das Funktionieren ganzer Wirtschaftsprozesse abhängt. Mit der ERS 8000 Familie lassen sich Netzwerke mit einer Verfügbarkeit von 99,999 % realisieren. Nicht zuletzt tragen auch die Sicherheitsfunktionen der Geräte dazu bei, indem eine mutwillige oder zufällige Beeinträchtigung des Netzwerkes unterbunden wird. Folgende Funktionalitäten, die der Erhöhung der Ausfallsicherheit dienen, sind mit der ERS 8000 Familie verfügbar: Geräteseitige Redundanz Redundante Switch-Fabric/CPU-Module in den 6- und 10-Slot-Chassis, wobei die Switch-Fabrics im Load Sharing betrieben werden; Redundante Netzteile in allen Chassisversionen Redundante Lüfter Software- und Konfigurationsdatenredundanz durch 3 Speichermöglichkeiten (Flash, PCMCIA und Server) Seite 5

6 Link-Redundanz Um Verbindungen zwischen Switches im Netzwek wie auch Anschlüsse zu wichtigen Endgeräten (Server) ausfallsicher zu machen besteht die Möglichkeit der Bündelung von mehreren Anschlüssen zu einem so genannten "Multi-Link-Trunk" (kurz: MLT). Dies kann auch standardbasierend nach IEEE 802.3ad als Link Aggregation Group (LAG) geschehen. Switch-Cluster (Split Multi-Link) Trunking Darüber hinaus steht eine noch weitaus intelligentere Hochverfügbarkeitslösung zur Verfügung. Dabei bilden zwei ERS ein Cluster und verhalten sich dann gegenüber den angeschlossenen Geräte wie ein Switch und lassen es damit zu, das ein LAG/ein MLT an beide ERS angeschlossen werden. Das bezeichnet man als "Split-MLT". Seite 6

7 Damit wird erreicht, dass ein Netzwerk-Kern mit Terabit-Leistung (2*512 Gbit/s = 1 Tbit/s) zur Verfügung steht alle geschalteten Verbindungen zu angeschlossenen Verteilern / Servern genutzt werden (Lastverteilung) eine Absicherung nicht nur bei Modulausfall, sondern bei Total- oder Teilausfall eines der beiden Switches erfolgt auf den Spanning-Tree-Prozeß für die Auflösung von Netzwerkschleifen verzichtet werden kann und die Netzwerke auch im Fehlerfall bzw. nach Fehlerbehebung Umschaltzeiten von weniger als 1 Sekunde aufweisen. Der zweite Switch ist auch für die zu schaffende Redundanz des default Gateways (Routerredundanz) sinnvoll und übernimmt die Funktion mittels "Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) ". Netzwerkbasierende Redundanzen Darunter versteht man die Möglichkeit über die Wegeredundanz auf der physikalischen Ebene hinauszugehen, also auf Protokollen der OSI Schicht 2 und 3 basieren, wie z. B. das Spanning Tree Protokoll und VRRP. Das Protokoll VRRP ist im IETF Standand RFC 2338 definiert. Es bietet einen Mechanismus, um Redundanzen beim IP Routing zu schaffen, indem so genannte "Virtual Router" (VR) gebildet werden. Ein virtueller Router besteht aus mehreren Links (im gleichen Subnetz), wobei einer der Links als "master route" ausgewählt wird und alle anderen Links im "Backup" Modus arbeiten. Wenn die "master route" ausfällt wählt das VRRP-Protokoll einen neuen Master aus den verbleibenden Links Nortel bietet im ERS 8600 eine zusätzliche Funktion die "kritische IP Adresse". Die kritische IP-Adresse erlaubt es dem VRRP-Master, sich unabhängig von einer kritischen Verbindung zu verhalten. So kann eine wichtige Verbindung, z. B. die zum WAN, überwacht werden. Wenn diese Verbindung ausfällt, übergibt der Master-Router seine Rolle an die verbleibenden Bachup-Router. Die Standard Umschaltzeiten liegen beim VRRP Standard im Sekundenbereich, da das Hello-Intervall in Sekundenschritten konfigurierbar ist. Nortel bietet zusätzlich eine Möglichkeit zur Umschaltung innerhalb von n* 200 Millisekunden (Fast Hello Timer). Seite 7