Software-Defined Networking mit Brocade

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1 WHITE PAPER IP NETZWERK Software-Defined Networking mit Brocade Dieses Dokument bietet einen Überblick über Software-Defined Networking (SDN), und zeigt einige Anwendungsbeispiele sowie Brocade s Beitrag zur Innovation durch SDN.

2 Software Defined Networking ist ein neuer Ansatz, die Netzwerk- Archi tektur zu gestalten. SDN trennt traditionell integrierte Netzwerk-Stacks: Die Kontrollfunktionen (Control-Plane) laufen separat von der Datenebene (Data-Plane). Durch diese Abstraktion tritt die tatsächliche Komplexität der Infrastruktur in den Hintergrund. Mit SDN ist das Netzwerk nicht nur skalierbar, flexibel und lässt sich dynamisch an neue Anforderungen anpassen. Es ist die optimale Grundlage für Cloud Computing und bietet die Möglichkeit, das Potenzial von Virtualisierung voll auszuschöpfen. Netzwerke werden planbarer, passen sich schneller an die Anforderungen im Unternehmen an. SDN ist ein Teil einer Reihe von Technologien, die die Daten-, Steuerungs- und Management-Ebenen des Netzwerks öffnen, um einfacher über Application Programming Interfaces (APIs) auf eine breitere Palette von Orchestrierungs-Frameworks zugreifen zu können. Diese APIs erleichtern außerdem die Entwicklung umfangreicher neuer Netzwerk-Anwendungen und Netzwerk- Services mittels einer umfangreicheren Palette von Ressourcen einschließlich unabhängigen Entwicklern, Value-Added Resellers (VARs) und Nutzerorganisationen. 2

3 EINFÜHRUNG Anwenderorganisationen, die sich für Software-Defined Networking (SDN) interessieren, geben üblicherweise zwei Gründe für ihre Beschäftigung mit SDN an: Optimierung der Auswahlmöglichkeiten bei Netzwerk-Plattformen, unabhängig von ihren Anforderungen an die Architektur Programmierbarkeit und damit Unterstützung schneller Design- und Entwicklungs- Optionen für Services Die beiden Anforderungen sind innerhalb des größeren Trends hin zu flexibleren, stärker automatisierten IT-Systemen entstanden. Die steigende Nachfrage der Anwender nach anpassungsfähigen On-Demand IT-Services auch begünstigt durch den Einfluss und die Benutzerfreundlichkeit der großen Public-Cloud-Provider fördert ein neues Verständnis der IT als logisches, verteiltes und höchst dynamisches System. Die IT-Infrastruktur wird als ein System verstanden, in dem ein Netzwerk als ein Satz logischer Services funktioniert, die je nach Bedarf für eine bestimmte Anwendung geladen werden. SDN trennt einzelne, vertikal integrierte Geräte in ihre logischen Komponenten und ermöglicht es Anwendern sogar, Multivendor-Netzwerke als ein einziges System zu verwalten. In diesem Dokument erfahren Sie mehr über eine Reihe von SDN- und SDN-naher Technologien und wie Sie diese einsetzen können, um eine Vielzahl Cloud-bezogener Herausforderungen zu bewältigen. Außerdem zeigt diese Dokument, wie Brocade SDN vertikal in den Daten-, Steuerungs- und Management-Ebenen und im gesamten Brocade-Portfolio implementiert. SDN IN DER DATENEBENE Software-Defined Netzwerke und die Netzwerk-Infrastruktur, die ihr Datenverkehr durchquert, haben eine zutiefst symbiotische Beziehung. Die Netzwerk-Virtualisierung gibt es in unterschiedlichen Formen bereits seit einigen Jahrzehnten; sie ist jedoch letztendlich durch die physischen Restriktionen der vorhandenen Netzwerk-Technologie begrenzt. Fortschritte in anderen Bereichen der IT erzeugen Druck, insbesondere auf vorhandene Techniken der Netzwerk-Virtualisierung. So wurden z. B. Virtual Local Area Networks (VLANs) in den 1980er Jahren eingeführt, um die physische Ausdehnung und Skalierung der damaligen Ethernet-Netzwerke auszubauen; außerdem konnten so Anwender oder Hosts in logischen Gruppen zusammengefasst werden, die weniger an physische Standorte gebunden waren. Die Server-Virtualisierung hat jedoch einige Beschränkungen herkömmlicher VLANs aufgezeigt. Server-Virtualisierung ist sehr I/O-intensiv, aber Layer 2 Domains sind auf maximal VLANs begrenzt. Außerdem kann der VLAN- Daten verkehr die Grenzen von Layer 2 nicht überschreiten; dies wiederum schränkt die Mobilität von VMs (Virtual Machines) ein. Und schließlich haben moderne Cloud Provider spezielle Anforderungen bezüglich der Isolierung unterschiedlicher Mandanten, die sehr viel granularer sind und von VLANs nicht mehr unterstützt werden können. Overlay-Protokolle Virtual Extensive LAN (VXLAN), Network Virtualization mittels Generic Routing Encapsulation (NVGRE) und Stateless Transport Tunneling (STT) sind drei Beispiele für Vorschläge zu Overlay-Protokollen; jedes davon verwendet eine andere Verkapselungs- Methode. VXLAN ist das bisher am meisten verbreitete Protokoll; die anderen beschränken sich weitgehend auf Implementierungen innerhalb der Produkte des jeweils vorschlagenden Anbieters. All diese Protokoll-Vorschläge geben tatsächlich zu, dass der neue Rand des Netzwerks nicht der Access Layer ist, sondern ein Hypervisor-basierter vswitch, und dass das Tunnelende innerhalb virtualisierter Hosts liegt. Diese Protokolle befassen sich nicht mit physischen Verbindungen oder Funktionalitäten, und das physische Netzwerk ermöglicht nicht automatisch die Visibilität über den getunnelten Verkehr. Das physische Netzwerk kann an den Verkapselungs- und Entkapselungs-Punkten die Netzwerk- Policies und Services sicherstellen, aber dies kann nur ein Zwischenschritt zur vollständigen Abstrahierung der Datenebene sein. Unternehmen, die Overlay-Tunnel installieren, sollten von den Providern ihrer Netzwerk-Infrastruktur erwarten, dass sie ihnen Visibilität über den Tunnel ermöglichen, sobald die Tunnel- Protokolle weiterentwickelt werden. Die vollständige Virtualisierung von Netzwerken durch das Anlegen von Overlay-Tunneln ist eine Möglichkeit, viele dieser Einschränkungen zu umgehen. Diese modernen Tunnel- Technologien wurden speziell für die Anforderungen von Rechenzentren mit einer dichten Server-Virtualisierung und Cloud-Architekturen entwickelt. Administratoren können damit logische Overlay-Netzwerke aufbauen, die virtuelle Rechen- und Speicher-Ressourcen nach Bedarf verbinden oder gruppieren, um einen geforderten IT-Service schnell bereitstellen zu können. Als Teil des Tunnel-Setups werden automatisch Auslastungs-spezifische Policies angewandt. Diese Arbeiten können ohne Auswirkungen auf das Funktionieren des physischen Netzwerks durchgeführt werden; das reduziert die gesamte Bereitstellungszeit, und mögliche Fehler oder Unterbrechungen werden auf den fraglichen logischen Service beschränkt. Insgesamt gesehen können Sie Overlay-Netzwerke schnell und in einer höchst granularen, Workload-orientierten Weise als Teil eines speziellen End to-end IT-Services einrichten. 3

4 Netzwerk-Virtualisierung und Ethernet Fabrics Netzwerk-Virtualisierung löst eine ganze Reihe von Problemen für moderne, virtualisierte Rechenzentren sie bringt jedoch auch neue Komplexität mit sich. Physische und Overlay- Netzwerke müssen gleichzeitig verwaltet werden, aber derzeit haben sie nur eingeschränkte Visibilität voneinander. Um alle Vorteile von Overlay-Netzwerke nutzen zu können, wird daher die Automatisierung grundlegender Aufgaben im physischen Netzwerk unabdingbar. Ethernet Fabrics sind eine Weiterentwicklung des Ethernets und ermöglichen eine flachere, hochverfügbare Netzwerk-Architektur. Die Brocade VCS Fabric-Technologie ermöglicht eine besonders stabile, automatisierte Fabric-Architektur mit eingebauter Auto-Erkennung für VMs, integrierter Multi-Tenant-Funktionalität und einem nach logischen Gesichtspunkten zentralisierten Management. Der Einsatz der Brocade VCS Fabric-Technologie als physische Grundlage für Overlay- Netzwerke kann aus folgenden Gründen nützlich sein: Effiziente, zuverlässige Abwicklung des getunnelten Datenverkehrs: Netzwerk-Virtualisierung erweitert Umfang und Flexibilität der virtuellen I/O-Aggregation mittels Policies aus, aber der Datenverkehr hängt immer noch von der Performance, Stabilität und den Services der physischen Infrastruktur, die er durchquert, ab. Die Brocade VCS Fabric- Technologie bietet eine höchst stabile, physikalische Transport-Basis mit niedrigen Latenzzeiten für die Netzwerk-Virtualisierung. Die VCS-Technologie ermöglicht einen sogenannten Round-Robin -Lastausgleich pro Paket auch innerhalb von Overlay- Umgebun gen; das verbessert die Auslastung der LAGs (Link Aggregation Groups) und minimiert das Risiko von Datenstaus im Tunnel. Vereinfachtes Management der physischen und virtuellen Netzwerke: VCS Fabrics sind selbst hoch automatisiert von der Bildung der Fabric bis hin zu sich selbst organisierenden Recovery-Mechanismen. Außerdem erkennen VCS Fabrics automatisch alle daran angeschlossenen VMs (und andere Host-Geräte), und sie verwalten die Verbindungen und entsprechenden Policies unabhängig davon, wo sich die VMs physisch befinden oder wohin sie verschoben werden. Zur Überwachung und für die Fehlerbeseitigung ermöglicht die Brocade VCS Fabric-Technologie den Überblick über die getunnelten Datenflüsse, und in einigen Fällen kann sie dynamisch Port-Profile auch innerhalb der Tunnel aktivieren. Das Brocade VCS Logical Chassis Management bietet einen einzigen Integrationspunkt für SDN Controller und Orchestrierungs-Frameworks; dadurch wird die Implementierung der SDN-Policies vereinfacht und skaliert. Service-Gewährleistung für getunnelten Verkehr: Brocade VCS und Brocade MLX unterstützen Overlay Tunneling und stellen damit sicher, dass Quality of Service (QoS), Zugriffskontrolle und andere Policies in der gesamten Overlay-Umgebung einheitlich angewandt werden. Dies kann sowohl an den Verkapselungs- als auch an den Ent kapselungs-punkten erfolgen z. B. im Brocade VDX 6740 Switch oder durch Switches, durch die Tunnel verlaufen, wobei der Switch basierend auf dem externen Header eine Weiterleitungs-Entscheidung trifft. Brocade bietet sowohl Protokoll-unabhängige Hardware-Unterstützung für die Visibilität im Tunnel als auch VXLAN-Terminierung innerhalb der Brocade VCS Fabrics und den Brocade MLX Series Core Routern. In absehbarer Zeit wird Brocade möglicherweise auch zusätzliche Unterstützungsmöglichkeiten für andere Arten von Tunneling-Technologien entwickeln, wenn die Tunneling-Protokolle klarer definiert und aufgrund steigender Nachfrage seitens der Kunden weiter entwickelt werden. 4

5 SDN IN DER STEUERUNGSEBENE Im vorherigen Abschnitt ging es um neue Formen der Abstraktion der Datenebene. Die beschriebenen Tunneling-Technologien müssen jedoch über einen SDN-Controller verwaltet werden. Dabei sollte man unbedingt über die Kommunikations- und Controller- Optionen der Steuerungsebene Bescheid wissen, da die Auswahlmöglichkeiten für die Steuerungsebene von der Philosophie der IT-Abteilung bezüglich Beschaffung und strategischen Vendoren abhängt. Ganz allgemein sind die Optionen für die Steuerungsebene entweder Vendor-spezifisch (z. B. VMware NSX und VXLAN Steuerungs-Funktionen im VMware vcenter und dem vcloud Director), oder sie verwenden eine Art von Open- Source-basierten und/oder OpenFlow-basierten Controller wie z. B. das OpenDaylight Project und ODL-Versionen. Was ist OpenFlow? Bei OpenFlow handelt es sich um ein auf offenen Standards basierendes Kommunikations-Protokoll. OpenFlow ermöglicht den Zugriff auf die Forwarding-Ebene eines Netzwerk-Switches oder -Routers; dies wiederum ermöglicht ein anspruchsvolleres Verkehrs- Management insbesondere für virtualisierte oder Cloud-Umgebungen. Das standardisierte OpenFlow-Protokoll wird von der Open Networking Foundation (ONF) verwaltet, zu deren Aufgaben außerdem die Weiterverbreitung von SDN-Technologien insgesamt gehört. OpenFlow gibt keine bestimmte Tunneling-Technologie vor; es bietet stattdessen Extensions für die Entwicklung hin zu jedem beliebigen Tunneling Protokoll. In einem herkömmlichen Router oder Switch befinden sich die Daten- und die Steuerungsebene auf dem Gerät. OpenFlow ermöglicht unterschiedlichen Arten von Netzwerk-Plattformen, mit einer gemeinsam genutzten, verteilten Steuerungsebene zu kommunizieren, die sich auf einem Controller befindet, der auf externen Servern läuft. In der Praxis handelt es sich bei einer OpenFlow API im allgemeinen um ein Feature, um das handelsübliche Netzwerk-Geräte erweitert werden, deren Hardware-Architektur und Features für die Netzwerk-Performance unerlässlich sind. Die standardmäßige Steuerungsebene des Geräts ist nach wie vor vorhanden und führt herkömmliche Routing- oder Switching-Aufgaben aus. Heute unterstützen die meisten OpenFlow-fähigen Geräte sowohl OpenFlow-Verkehr als auch Nicht-OpenFlow-Verkehr über Mechanismen, die die Pipeline festlegen, über die der jeweilige Verkehrsfluss geleitet werden soll. Der eigentliche Vorteil von OpenFlow liegt in den Anwendung, die OpenFlow ermöglicht. Neue Varianten herkömmlicher Anwendungen der Steuerungsebene wie z. B. Sicherheitsoder spezialisierte QoS-Funktionen oder sogar völlig neue Anwendungen können für diese Controller geschrieben werden (siehe Abbildung 1). Damit können insbesondere Cloud und Hosting Provider sehr unterschiedliche Services entwickeln und ihren Kunden anbieten. Herkömmliche Unternehmen können ebenfalls von diesem Trend zur Entwicklung von Netzwerk-Anwendungen durch Dritte profitieren wenn sie z. B. Funktionalitäten entwickeln, die dabei helfen, die regulatorischen oder operativen Anforderungen in ihren Branchen zu erfüllen. Anwendungen Steuerungsprogramm A Steuerungsprogramm B Tools Virtualisierung Netzwerk-Betriebssystem(e) Controller-Ebene ( OpenFlow ) Paket-Forwarding (VXLAN, GRE, andere) Physisches Netzwerk/Fabric fig01_sdn_white_paper Abbildung 1. OpenFlow-basierter SDN-Stapel. 5

6 Brocade und OpenFlow Brocade hat bei seinen eigenen Plattformen kräftig in OpenFlow investiert, unterstützt jedoch gleichfalls Overlay-Protokolle für die Datenebene wie z. B. das vom VMWare NSX Controller verwendete VXLAN. Die Brocade VDX Switches sind optimiert für hoch virtualisierte Rechenzentren und Cloud-Umgebungen und bieten sowohl Verkapselung und Entkapselung des VXLAN-Verkehrs am Rand des Netzwerks als auch leistungsstarke Transit-Plattformen, die für die erforderliche Visibilität des getunnelten Verkehrs sorgen. Brocade hatte vorausgesehen, dass die ersten Unternehmen, die SDN einsetzen, äußerst hohe Erwartungen an ihre physischen Netzwerke stellen würden. Aus diesem Grund räumte Brocade der OpenFlow-Entwicklung auf den Brocade MLX Core-Routern der Carrier-Klasse und den Edge-Switches und Routern der Brocade CES Serie bzw. Brocade CER/CER-RT Serie höchste Priorität ein. Bislang hat Brocade mehr als eine Million Open- Flow-fähige Ports ausgeliefert. Brocade dehnt den vorhandenen Support für OpenFlow über das gesamte IP-Portfolio aus Routing- und Switching-Produkten und ermöglicht so den Kunden höhere Agilität und Programmierungs-Möglichkeiten im gesamten Netzwerk vom Rechenzentrum über den Campus zum WAN. Die Produkte von Brocade unterstützen OpenFlow 1.3; dadurch können Netzwerkbetreiber komplexe Aufgaben im Netzwerk bewältigen, die Performance optimieren und eine umfangreichere Palette von Funktionen nutzen. OpenFlow 1.3 ermöglicht die Umsetzung einer Reihe von Anwendungsbeispielen in die Praxis in kommerziellen und Unternehmens-Netzwerken. Brocade unterstützt OpenFlow 1.3 Features wie z. B. QoS (Metering, Enqueue), Group Table (Select, Fast Failover), QinQ (Outer Tag), Active-Standby Controller und Time to Live (TTL). Brocade hat OpenFlow in großem Maßstab implementiert und unterstützt Leitungsgeschwindigkeiten von bis zu 100 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) sowie Datenströme von bis zu 128 K. Brocade hat mit der Implementierung der nativen OpenFlow-Version im branchenweit ersten hybriden Port-Modus einen innovativen Ansatz gefunden. Unternehmen können dank des hybriden Port-Modus auf ein und demselben Port gleichzeitig sowohl herkömmliches Routing oder Switching mit OpenFlow einsetzen. Diese einzigartige Fähigkeit ermöglicht einen pragmatischen Weg hin zu SDN Netzwerkbetreiber können OpenFlow in vorhandene Netzwerke integrieren. Mit dem hybriden Port-Modus können Netzwerkbetreiber auch für spezielle Datenströme die von SDN angebotene programmatische Steuerung nutzen, wohingegen der übrige Verkehr unverändert geleitet wird. Zusätzlich dazu ermöglicht der hybride Port-Modus eine effiziente Auslastung vorhandener Uplinks für SDN, da keine separaten SDN-fähigen Uplink Ports mehr erforderlich sind. Der hybride Port-Modus von Brocade unterstützt außerdem ein optimales Feature namens VLAN Protection in der Hardware, das eine anfängliche Einrichtung eines OpenFlow Overlay- Services ohne Risiken für das Produktions-Netzwerk ermöglicht. Was ist ein SDN-Controller? In einer SDN-Umgebung dient der Controller oder Controller-Cluster als die logisch zentralisierte Steuerungsebene für alle Netzwerk-Geräte innerhalb seiner Domain. Er verteilt und führt die vom Netzwerkbetreiber definierten Policies so aus, dass diese sowohl sehr granular sein als auch über eine sehr Anzahl von Geräten skaliert werden können. Entscheidend ist, dass der Controller erstmals zentrale Programmiermöglichkeiten im Netzwerk ermöglicht. Die Programmierbarkeit des Netzwerks ermöglicht es den Anwendern, Bibliotheken vordefinierter Policies zu nutzen; sie bietet auch eine Plattform, auf der neue Netzwerkfunktionen und Anwendungen unabhängig entwickelt werden können, die die speziellen Anforderungen einer bestimmten Organisation erfüllen. 6

7 Bereits heute sind eine Vielzahl von SDN-Controllern auf dem Markt verfügbar. Diese Controller nutzen möglicherweise auch OpenFlow, allerdings nicht ausschließlich; NETCONF, OVSDB und andere standardmäßige oder sogar proprietäre Verfahren können auch unterstützt werden. Einige SDN-Controller sind Plattform-abhängig und können damit nur mit der Ausrüstung eines bestimmten Herstellers eingesetzt werden; in manchen Fällen muss sogar funktionierende, vorhandene Ausrüstung ausgetauscht werden, bevor sie vollständig abgeschrieben ist. Bei Plattform-unabhängigen Controller kann es sich um proprietäre Software-Anwendungen handeln, die stattdessen häufig an ein bestimmtes Host-Betriebssystem gebunden sind; einige basieren auch auf Open Source z. B. diejenigen Controller, die auf Code aus dem OpenDaylight Project aufgebaut wurden. Der Brocade Vyatta Controller Brocade war im April 2013 eines der Gründungsmitglieder des OpenDaylight Projects. Der von der Linux Foundation betriebene OpenDaylight hat sich in der Branche schnell zum führenden Open Source SDN-Controller entwickelt; dabei hat er von der Unterstützung und Expertise der meisten Netzwerkanbieter, führenden SDN-Startups, IT-Dienstleistungsunternehmen und einzelner Entwickler und Anwender profitiert. Netzwerk- Anwendungen, Orchestrierung und Service Benutzerschnittstellen Netzwerk-Anwendungen, Orchestrierung und Services OpenDaylight APIs (REST) Controller- Plattform Netzwerk-Service- Funktionen Plattform- Services Erweiterungen Southbound - Schnittstellen & Protokolle OpenFlow Service Abstraction Layer (SAL) andere Standard- Protokolle (ONF, IETF,...) Hersteller-spezifische Schnittstellen Abbildung 2. Die OpenDaylight-Architektur. Elemente der Datenebene (virtuelle Switches, physische Geräte- Schnittstellen) Der Brocade Vyatta Controller ist der erste kommerziell einsetzbare SDN-Controller, der direkt mit dem OpenDaylight Helium Code ohne jegliche proprietären Erweiterungen oder Plattform-Abhängigkeiten entwickelt wurde. Damit können Anwender ihre Netzwerk- Infrastruktur frei optimieren, damit sie den Anforderungen ihrer Workloads entspricht, und Netzwerk-Anwendungen entwickeln, die auf jedem OpenDaylight-basierten Controller laufen können. Das Paket mit dem Brocade Vyatta Controller umfasst alle Tools und Services, die benötigt werden, um in vorhandenen Umgebungen SDNs (Software- Defined Networks) schnell und sicher einzurichten; außerdem steht hinter dem Paket das gesamte Knowhow der führenden Experten von Brocade in der OpenDaylight Entwickler-Community. 7

8 Brocade unterstützt das OpenDaylight Project stark und ist dem Erfolg der OpenDaylight Community verpflichtet. Brocade investiert in keinen anderen Controller. Offenheit als Grundprinzip auf dieser Basis führt Brocade Interoperabilitäts-Tests mit anderen Controllern aller Art durch und bietet für Domains mit dem Brocade Vyatta Controller, die Multivendor-Netzwerke und Hypervisoren umfassen, Support aus einer Hand an. Mehr über den Brocade Vyatta erfahren Sie unter Anwendungsbeispiele für SDN Viele Netzwerkbetreiber erwarten, dass die unmittelbaren Vorteile von SDN den laufenden Betrieb betreffen: höhere Effizienz beim Management, weniger Herausforderungen bei der Interoperabilität, eventuell eine Senkung der Betriebskosten. Das ursprüngliche Versprechen von SDN schnellere, maßgeschneiderte Innovation durch Programmierbarkeit bietet jedoch neue Chancen für schnelle Innovationen in den Services und entsprechende Einnahmequellen für Unternehmen, die die für die Entwicklung und Implementierung dieser Services notwendigen Ressourcen und Prozesse griffbereit haben. Es überrascht nicht, dass gerade Service Provider und Großunternehmen mit einer Early-Adopter -Kultur in der IT und aktiven Cloud-Installationen zu den ersten gehören, die SDN einsetzen. Andererseits nutzen kleinere Unternehmen mit sehr begrenzten Infrastruktur-Ressourcen SDN, um Verkehrsspitzen und große Datenflüsse effizienter abwickeln zu können. Im Zuge der Weiterentwicklung der Technologie wird SDN eine Vielzahl von Anwendungsfällen ermöglichen Folgende Szenarios sind möglich: Service-Sicherung durch Fluss-Optimierung im Wide Area Network (WAN): Provider von Public Clouds möchten ihre SLAs durch Visibilität und Steuerung des Verkehrs auf dem ganzen Weg bis hin zum Netzwerk des Kunden gewährleisten. Durch den Einsatz SDN-fähiger Geräte sowohl am Rande des Netzwerks des Cloud Providers als auch am Eingang zum Kundennetzwerk kann dies erreicht werden, wobei beide Geräte mit den SDN-Controllern des Cloud Providers kommunizieren. SDN kann außerdem dabei helfen, den Verkehr zwischen den Rechenzentren granular zu steuern einschließlich der Backup- und Disaster Recovery-Operationen. Verbesserte Sicherheit: Administratoren können in Zero-Trust-Umgebungen vorab Zugriffs-Policies pro Anwender definieren. Mittels eines SDN-Controllers können globale Schwellenwerte für Bedrohungen implementiert und automatisch über verschiedene Netzwerke und Sicherheitssysteme hinweg überwacht werden inklusive vordefinierter Abhilfe-Maßnahmen. Service-Verbesserung und -Beschleunigung durch einfach orchestrierbare, virtuelle Netzwerk-Services: Durch die Definition einer Reihe von Policies innerhalb des Controllers, die für die Konfiguration virtueller Netzwerk-Funktionen verwendet werden können, kann der Betreiber die dem Kunden zur Verfügung gestellten Services klar von den Beschränkungen der unterstützenden Infrastruktur trennen. Der SDN-Controller kann darauf programmiert werden, bekannte oder vorhersagbare große Datenströme zu unterstützen oder beim Auftreten von Lastspitzen schnell neue physische oder virtuelle Geräte zu aktivieren, ohne die ohnehin zur begrenzt verfügbare Zeit der Administratoren zu beanspruchen. Service-Differenzierung durch schnelle Anpassung: Viele Kunden, insbesondere im Cloud- und Hosting-Bereich, sind begeistert von der Möglichkeit, schnell neue Features für hochspezialisierte Anwendungsfälle entwickeln zu können; dies ermöglicht Chancen für eine rechtzeitige Differenzierung der Services und steigende Einnahmequellen durch das Netzwerk. Zu diesen Anwendungsfällen gehören z. B. neue Sicherheits-Angebote, Service Level oder On-Demand -Bandbreite. 8

9 VERWALTUNG SOFTWARE-DEFINIERTER NETZWERKE IN CLOUDS Die meisten Diskussionen über SDN enden bei den Steuerungs- und Datenebenen. Die Abstraktion und Programmierbarkeit der Management-Ebene ist entscheidend dafür, dass Anwendungen zur Cloud-Orchestrierung alle Infrastruktur-Elemente einer Cloud Rechenleistung, Speicher und Netzwerk umfassend verwalten können; dies ermöglicht eine schnellere Bereitstellung der Anwendungen. Rich Representation State Transfer (REST) und XML APIs bieten Zugriffsmöglichkeiten und Programmierbarkeit für Netzwerk-Komponenten von Brocade, die innerhalb von Cloud-Umgebungen eingesetzt werden. Insbesondere das Netzwerk-Betriebssystem für die Brocade VDX Switches bietet eine API auf Fabric-Ebene und verbessert dadurch die Effizienz der Orchestrierung für übergeordnete Implementierungen. Die APIs können von SDN-Controllern, Tools zur Netzwerk-Automatisierung und allen Arten von Plattformen für die Cloud-Orchestrierung verwendet werden, unabhängig davon ob diese von internen Entwicklern, kommerziellen Anbietern oder Open Source-Communities bereitgestellt werden. Die wichtigsten Elemente der OpenStack-Lösung Zu den wichtigsten Elementen der Brocade-Lösung gehören: NETCONF und REST APIs über das VCS Logical Chassis REST APIs für Lösungen mit dem Brocade Vyatta vrouter SOAP APIs für die Brocade ADX Application Delivery Series OpenStack ist das derzeit führende Framework für Cloud-Orchestrierung auf Open Source- Basis. Die im Juli 2010 von Rackspace Hosting und der NASA gegründete OpenStack Community umfasst eine breite Palette von Projekten und Komponenten einschließlich Compute (Nova), Storage (Swift and Cinder), Network (Neutron), und Dashboard (Horizon) mit aufeinanderfolgenden Releases in regelmäßigen Abständen. OpenStack ist für die Cloud optimiert und ermöglicht die Zusammenarbeit zwischen Clouds unterschiedlicher Anbieter. OpenStack ist auf massive Skalierung ausgelegt und ermöglicht ein reibungsloses Management zwischen Private und Public Clouds. Brocade engagiert sich in der OpenStack Community und unterstützt deren Anwender während der gesamten Cloud-Implementierung auf drei Arten: Brocade Plug-Ins für OpenStack Neutron und Cinder Partnerschaften mit führenden Open Source-Anbietern bieten einen gangbaren, unterstützten Weg zur Orchestrierung des On-Demand Data Centers Architektonische Beiträge zur OpenStack Community auf Basis des Netzwerk- Knowhows von Brocade Weitere Informationen über die OpenStack-Initiativen von Brocade finden Sie auf Brocade bietet eine hochskalierbare Netzwerk-Plattform mit stabilen APIs als Basis für die Cloud-Orchestrierung mit OpenStack und anderen Cloud-Frameworks; dies erleichtert die Automatisierung des Ressourcen-Einsatzes per Policy für eine breite Palette von Anwendungen in Cloud-Rechenzentren. April H OpenStack API/Dashboard Red Hat RHEL OS Mirantis Brocade VCS Fabric Brocade VCS Fabric Brocade VCS und SAN Fabrics Brocade Extensions, DNRM, Fibre Channel Zone Management Inter-DC Connectivity SAN Brocade MLX DC 1 DC 2 fig01_exploring sdn wp new APP OS APP OS APP OS APP OS Brocade Vyatta vrouter APP OS Brocade ADX Brocade vadx APP OS Abbildung 3. Das Engagement von Brocade in Bezug auf OpenStack. 9

10 SDN UND DAS PORTFOLIO VON BROCADE SDN und die Brocade VCS Fabric-Technologie Die Netzwerklösungen von Brocade bieten einen unübertroffenen Grad an Automatisierung und sind darauf ausgelegt, hochskalierbare Infrastrukturen zu unterstützen damit sind sie die ideale Lösung für Cloud-Infrastrukturen, die eher horizontal als vertikal skaliert werden müssen. Die Brocade VCS Fabric-Technologie basiert auf drei wichtigen Konstruktionsprinzipien: Einfachheit und Automatisierung Flexibilität und Stabilität Entwickelt für die Cloud Die Brocade VCS Fabric-Technologie ist in den Brocade VDX Switches integriert; damit können Unternehmen Ethernet Fabrics aufbauen, die Cloud-optimierte Netzwerke unterstützen und dem Unternehmen eine höhere Agilität ermöglichen. Das Brocade VCS Plug-In agiert unter OpenStack Neutron ML2 und ist für zahlreiche führende kommerzielle OpenStack-Versionen zertifiziert. Brocade Vyatta vrouter SDN unterstützt Sie bei der Konzipierung, Bereitstellung und Skalierung von Layer-2- Netzwerken, damit Sie die sich schnell verändernden Anpassen erfüllen können. So können Sie z. B. die L2 Inseln über virtuelle Router, Firewalls und VPNs miteinander und mit der restlichen Infrastruktur verbinden. Die Software wird als ein einzelnes Image mit einem virtuellen Router, einer Firewall und VPS innerhalb einer VM zur Verfügung gestellt, d. h. Sie können Router an beliebigen Stellen in Ihrer virtualisierten Umgebung installieren. In einer Cloud-Service-Umgebung mit mehreren Mandanten umfasst die Brocade Vyatta vrouter-lösung alle Netzwerk-Komponenten innerhalb der jeweiligen Mandanten; dadurch können Sie wesentlich komplexere Mandanten mit mehreren Subnets, die mittels eines Routers verbunden sind, entwickeln. Da der virtuelle Router in einer VM läuft, kann er alle Vorteile und die Flexibilität einer Software-Komponente nutzen, um sich im Netz zu bewegen und nach Bedarf vertikal skalieren. Brocade stellt derzeit ein privates OpenStack Plug-In für die Vyatta vrouter-lösung zur Verfügung. Brocade ICX Switches Bei herkömmlichen Campus-Netzwerken müssen Anwendungs-spezifische Policies wie z. B. Sicherzeit und Zugriffskontrolle, Verkehrs-Isolierung im VLAN oder QoS Policies auf jedem Switch im Netzwerk einzeln installiert werden. Im Gegensatz dazu können SDN-fähige Campus-Netzwerke Netzwerk-Ressourcen dynamisch in Echtzeit zuweisen, um die Anforderungen der laufenden Anwendungen zu erfüllen. Individuell entwickelte SDN-Anwendungen, die oberhalb des OpenFlow-Controllers laufen, können den Input aus vielen Quellen verwenden, um z. B. in Echtzeit und voll dynamisch Netzwerk- Ressourcen zuzuweisen und zu schützen, Regeln für die Zugriffskontrolle festzulegen oder Verkehrsflüsse zu priorisieren. Die Brocade ICX Serie mit HyperEdge Technologie bietet Stackable Switching der Enterprise-Klasse für die Konsolidierung des Netzwerk-Managements und der Einrichtung gemeinsam genutzter Services auf Premium-Switches und Switches der Einsteiger-Klasse - damit reduziert sie sowohl Komplexität und Kosten und schützt gleichzeitig vorhandene Investitionen. Netzwerkbetreibern steht mit OpenFlow-fähigen Brocade ICX Switches ein kostengünstiges Mittel für eine flexible Steuerung des Verkehrsflusses bis an die Ränder des Netzwerks zur Verfügung; gleichzeitig können sie die einfache Bedienung eines Campus-Netzwerks nutzen, das auf Brocade ICX-Technologie basiert. 10

11 Brocade MLX Series Router Die modernsten Core Router der Brocade MLX Serie bieten eine unübertroffene Skalierbarkeit und Performance, höchste Zuverlässigkeit und einen kostensparenden Betrieb für die weltweit anspruchsvollsten Service Provider Unternehmensnetzwerke. Die Brocade MLX Serie unterstützt SDN in großem Maßstab durch die Bereitstellung von OpenFlow 1.3 in der Hardware für hoch verdichtete 100 Gigabit Ethernet (GbE), 40 GbE und 10 GbE Netzwerke, wobei Datenströme pro System bis zu die 128 K skaliert werden können. Die Brocade MLX Serie bietet außerdem OpenFlow in einem echten Hybrid-Port- Modus. Mit dem Brocade Hybrid-Port-Modus können Unternehmen herkömmliches Layer 2/3 Forwarding und MPLS (Multiprotocol Label Switching) gleichzeitig mit OpenFlow auf dem gleichen Port einsetzen. Diese einzigartige Möglichkeit ist ein pragmatischer Ansatz auf dem Weg zu SDN, da Netzwerkbetreiber die Verkehrsleitung für bestimmte Datenflüsse oder für Kunden, die OpenFlow einsetzen, verbessern können, ohne den vorhandenen Produktionsverkehr zu unterbrechen. Brocade CES und CER-RT Serie Die Switches der Brocade CES Serie und die Router der Brocade CER-RT Serie bieten OpenFlow 1.3 für SDN zusätzlich zu IP Routing und modernster Ethernet- Funktionalität der Carrier-Klasse in einem flexibel einsetzbaren, kompakten Gehäuse. Die 10 GbE-fähigen Geräte der Brocade CES und CER-RT Serie unterstützen OpenFlow im Hybrid-Switch-Modus. Mit dem Brocade Hybrid-Switch-Modus können Unternehmen herkömmliches Switching und Routing gleichzeitig mit OpenFlow auf dem gleichen System einsetzen. Dadurch können Netzwerkbetreiber OpenFlow an den Rändern des Netzwerks integrieren so können sie mit Hilfe einer flexiblen Flusssteuerung auf dynamische Verkehrsmuster reagieren und schnell umsatzgenerierende Services hinzufügen. ZUSAMMENFASSUNG Brocade hat das herkömmliche, architektonische Paradigma physischer Netzwerkschichten, die aus separaten Geräten bestehen, generell überdacht. In Folge dieser Überlegungen hat Brocade zunächst die Fabric in das Ethernet eingebracht und damit das Netzwerk von einem einzelnen, physischen Switch auf Fabrics mit mehreren Knoten ausgedehnt. Nun hat Brocade den nächsten Schritt vollzogen und sein gesamtes Portfolio weiterentwickelt durch die Entkopplung und Öffnung der Daten-, Steuerungs- und Management-Ebenen über zahlreiche Produktlinien hinweg, um wirklich Cloud-optimierte Netzwerke zu ermöglichen. Das Endergebnis die vollständige Umsetzung des auf Open Source basierten Software-Defined Networking gewährleistet ein anpassungsfähiges, dynamisch reagierendes und extrem stabiles Netzwerk, das wie selbstverständlich in moderne, virtualisierte Umgebungen passt. 11

12 WHITE PAPER Corporate Headquarters San Jose, CA USA T: European Headquarters Genf, Schweiz T: Deutschland Garching bei München T: InsideSalesDAC 2014 Brocade Communications Systems, Inc. Alle Rechte vorbehalten. 09/14 GA-WP ADX, AnyIO, Brocade, Brocade Assurance, das Brocade B-wing Symbol, DCX, Fabric OS, HyperEdge, ICX, MLX, MyBrocade, OpenScript, VCS, VDX und Vyatta sind eingetragene Warenzeichen und The Effortless Network und The On-Demand Data Center sind Warenzeichen von Brocade Communications Systems, Inc. in den USA und/oder anderen Ländern. Alle anderen hier genannten Marken, Produkte oder Servicebezeichnungen sind oder sind möglicherweise Waren zeichen oder Dienstleistungsmarken der jeweiligen Inhaber und werden hier lediglich zur Identifikation der Produkte oder Services der jeweiligen Inhaber verwendet. Hinweis: Dieses Dokument dient nur der Information. Brocade lehnt alle ausdrücklichen oder impliziten Garantien bezüglich aller von Brocade angebotenen bzw. zukünftig angebotenen Einrichtungen, Funktionen oder Services ab. Brocade behält sich das Recht jederzeitiger Änderung des Inhalts dieses Dokuments ohne vorherige Mitteilung vor, und übernimmt keine Gewähr für die Richtigkeit der in diesem Dokument enthaltenen Informationen. Dieses Dokument beschreibt Funktionen, die möglicherweise zurzeit nicht verfügbar sind. Für nähere Informationen zu Funktions- und Produktverfügbarkeit wenden Sie sich bitte an ein Brocade Vertriebsbüro. Für den Export von in diesem Dokument enthaltenen technischen Informationen wird möglicherweise eine Exportlizenz der Regierung der Vereinigten Staaten von Amerika benötigt.