Inhaltsverzeichnis 1 STÖRFÄLLE UND IHRE AUSWIRKUNG AUF DIE NETZWERKVERFÜGBARKEIT 1

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1 Seite i Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS I 1 STÖRFÄLLE UND IHRE AUSWIRKUNG AUF DIE NETZWERKVERFÜGBARKEIT Verkabelung Link-Ausfall Wackelkontakt (Port Flapping) Schlechte Übertragungsqualität Bemerkungen zur Planung Ausfall von Netzwerkkomponenten Nicht-modulare Komponenten Modulare Komponenten Soft-Fehler Störfall-Vermeidung und automatische Behebung Ausfall von Servern Ausfall von Endgeräten Kaskadierung als Risikofaktor Steigerung der Verfügbarkeit durch redundante Auslegung 19 2 KONZEPT DER GEFAHRENKLASSEN 22 3 DER BEDARF NACH LASTVERTEILUNG Verfügbare Techniken Link Aggregierung Multilink Aggregierung Adapter Load Balancing Multiple Spanning Tree Lastverteiltes Routing Load Balancing/Session-Switching/Layer-4-Switching Optimierung der Kosten 31

2 Seite ii 3.3 Optimierung der Bearbeitungszeit 31 4 KLASSIFIZIERUNG VON NETZWERKEN Anwendungsszenarien Anforderungen typischer Anwendungen Problematische Protokolle und Anwendungen Ein-Standort-Netzwerke Kleine Netzwerke (200 bis 500 Anschlüsse) Mittlere Netzwerke (500 bis Anschlüsse) Große Netzwerke (2.500 bis Anschlüsse) Mehr-Standort-Netzwerke Kleine Netzwerke (500 bis Anschlüsse) Mittlere Netzwerke (1.000 bis Anschlüsse) Große Netzwerke (mehr als Anschlüsse) Beispielhafte Zuordnung zu Gefahrenklassen Beispiel : Hauptverwaltung der Bank Beispiel : Werk 1 einer Kalkwerk-Firmengruppe Beispiel : Ein Verlagsgroßhandel Beispiel : Ein EVU-Unternehmen Beispiel : WAN-Verbund eines Industriegasherstellers 95 5 LAYER-1-VERFAHREN: PORT-REDUNDANZ Arbeitsweise von Layer-1-Redundanz Einsatz-Szenarien für Layer-1-Redundanz Bewertung der Marktsituation LAYER-2-VERFAHREN: SPANNING TREE Spanning Tree (IEEE 802.1D-1998; 802.1t-2001) Überblick BPDU Format und STP-Parameter Berechnung der aktiven Topologie 114

3 Seite iii Topologieänderungen Löschen der Adresstabellen bei Topologieänderungen Änderungen von STP durch IEEE 802.1t Rapid Reconfiguration Spanning Tree Überblick BPDU-Format und RSTP-Parameter Berechnung der aktiven Topologie Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und Edge Ports Topologieänderungen Löschen der Adresstabellen bei Topologieänderungen Frame-Duplizierung und Frame-Reihenfolge Mischbetrieb von STP und RSTP Einsatz-Szenarien für Rapid Spanning Tree Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) MSTP-Überblick Berechnung der aktiven Topologie Topologieänderungen bei Multiple Spanning Tree Einsatz-Szenarien für Multiple Spanning Tree Bewertung und Marktsituation Klassischer Spanning Tree Rapid Reconfiguration Spanning Tree Multiple Spanning Tree Marktsituation LAYER-2-VERFAHREN: LOAD BALANCING Link Aggregierung Der Standard IEEE 802.3ad - IEEE 802.3/ Überblick Ziele, Anforderungen, Einschränkungen Funktionsweise der IEEE Link Aggregierung Link Kontrolle und Link Aggregation Control Protocol Das Marker Protokoll 222

4 Seite iv Konfigurationsmöglichkeiten und Einschränkungen Kombination von Link Aggregierung mit anderen Verfahren Einsatz-Szenarios: Unterschiedliche Verteilverfahren für unterschiedliche Topologien Adapter Load Balancing, Port-Aggregierung Asymmetrische Port-Aggregierung Mögliche Einsatz-Szenarios und zugehörige Konfigurationen Bewertung und Marktrelevanz Link Aggregierung Adapter Load Balancing LAYER-3-VERFAHREN: ROUTING, SWITCHING Statisches Routing Funktion Einsatz-Szenarien Dynamisches Routing Funktion Einsatz-Szenarien Sicherheitsaspekte bei dynamischem Routing Layer-3-Switching Funktion Einsatz-Szenarien Bewertung und Marktsituation Statisches Routing Dynamisches Routing Layer-3-Switching DYNAMISCHE LAYER-3-VERFAHREN: ROUTING, SWITCHING Generelle Mechanismen des dynamischen Routings Autonomes System Unterscheidung zwischen Informationsquellen Wegewahl innerhalb eines Routingprotokolls 253

5 Seite v Multipath Routing Lastverteilung über verschiedene Wege Veralten von Einträgen VLSM und CIDR Route Aggregation Route Information Protocol (RIP) Algorithmus Tuning Mechanismen Equal Cost Loadbalancing auch bei RIP? Umgang mit Subnetzen Protokollspezifikationen von RIP Version Änderungen in RIP Version Weitere Probleme Open Shortest Path First (OSPF) Einführung Kosten von OSPF Strukturelemente von OSPF Paketformate und Datenbankeinträge von OSPF Austausch von Informationen innerhalb einer Area Von der Topologiedatenbank zur Routing-Tabelle Beispiele eines Standortnetzes Area-Konzept Externe Routen Besondere Area-Typen Besondere Probleme bei Weitverkehrsverbindungen Wählverbindungen (Demand Circuit) Authentisierung Anwendungsbeispiele Enhanced Interior Gateway Protocol (EIGRP) Einführung Metrik von EIGRP Funktionsprinzipien Route Aggregation 392

6 Seite vi Lastverteilung bei EIGRP Anwendungsbeispiele Bewertung und Marktsituation Bewertung RIP Bewertung OSPF Bewertung EIGRP ROUTERREDUNDANZ-PROTOKOLLE Motivation Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) Überblick Virtuelle Adressen Advertisements (Hello Pakete) und Fehlerumschaltung Einsatzbeispiele VRRP statt Spanning Tree? Die Funktion "Critical Service" Paketformat ICMP-Redirects, ARP und Proxy-ARP Aktuelle Einschränkungen und Nebenwirkungen Hot Standby Router Protocol (HSRP) Überblick Paketformat Interface Tracking Mehrere Hot Standby-Gruppen: MHSRP Token Ring Einschränkungen Vergleichsübersicht VRRP/HSRP Sicherheitsaspekte beim Einsatz von VRRP/HSRP Authentifizierung Man-in-the-Middle Angriffe Bewertung und Marktsituation 428

7 Seite vii 11 LAYER-4/7 VERFAHREN Layer-4-Switching Einsatzszenarios Redundanz-Konzepte mit Layer-4-Switching Layer-7-Switching Lokale Load Balancer (Single Site Load Balancer) Immediate Binding Delayed Binding Mehr-Standort-Load-Balancer (Multisite Load Balancer) Caching für weitverteilte Mehr-Standort-Konzepte Bewertung und Marktrelevanz DESIGNALTERNATIVEN UND GESAMTBEWERTUNG Designklassen von Netzwerken Klasse A: reines Layer-2-Design Klasse B: Layer-3-Abschottung des RZ/der Server Klasse C: Layer 3 im Gebäude und im Backbone/RZ Klasse D: Modulare Komponenten auf den Etagen Verschiedene Möglichkeiten der Etagenanbindung Alternative 1: Stackbildung Alternative 2: Zweifach-Kaskade Alternative 3: Vierfach-Kaskade Alternative 4: Nichtredundante Vierfach-Kaskade Kostenrechnungen an Hand von Praxisbeispielen Kosten der Designvarianten für das Beispiel-Netzwerk Kostenbeispiele für <1000 Anschlüsse Kostenbeispiel für 2300 Anschlüsse Kosten für modulare Switches auf den Etagen Kosten für ringförmige Gelände-Backbones Festlegung von Netztypen für unterschiedliche Anforderungen Netztyp 1: unkritisches Netzwerk 505

8 Seite viii Netztyp 2: Netzwerk mit moderaten Anforderungen Netztyp 3: Netzwerk mit hohen Anforderungen Entscheidungshilfen und Empfehlungen Allgemeine Empfehlungen Einordnung der Praxisbeispiele Fazit 517 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 519 TABELLENVERZEICHNIS 528 INDEX 529 ABKÜRZUNGEN 532

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