3. Unternehmensnetzwerkdesign auf Extreme-Switches

Guten Tag, Freunde! Heute setze ich die Reihe fort, die sich mit Extreme Switches dem Entwurf von Enterprise-Netzwerken widmet.

In diesem Artikel werde ich versuchen, so kurz wie möglich:

• den modularen Ansatz für das Design von Enterprise-Netzen zu erläutern,
• die verschiedenen Varianten des Aufbaus eines der wichtigsten Module im Unternehmensnetz — dem Backbone-Netz (ip-campus) — zu betrachten,
• die Vor- und Nachteile der Optionen zur Redundanz kritischer Knoten im Netzwerk zu beschreiben,
• an einem abstrakten Beispiel ein kleines Enterprise-Netz zu planen/aktualisieren,
• Extreme Switches für das geplante Netzwerk auszuwählen,
• mit Glasfasern und IP-Adressierung zu arbeiten.

Dieser Artikel wird vor allem Netzwerkingenieure und Netzwerkadministratoren ansprechen, die gerade erst ihre Karriere als "Netzwerker" beginnen, nicht so sehr erfahrene Ingenieure, die viele Jahre bei Telekommunikationsanbietern oder großen Unternehmen mit geografisch verteilten Netzwerken gearbeitet haben.

Jedenfalls bitte ich Interessierte, weiterzulesen.

Modularer Ansatz zur Netzwerkgestaltung

Ich beginne meinen Artikel mit einem recht populären modularen Ansatz im Netzwerkdesign, der es ermöglicht, ein Puzzle aus Netzwerkkomponenten zu einem einheitlichen Bild zusammenzufügen.

Zunächst etwas Abstraktes — ich stelle mir diesen Ansatz oft wie eine Zoom-Funktion auf geografischen Karten vor, bei der im ersten Schritt das gesamte Land sichtbar ist, im zweiten die Regionen, im dritten die Städte usw.

Nehmen wir als Beispiel folgendes:

• 1. Nahansicht — das gesamte Unternehmensnetzwerk besteht aus einer Vielzahl verschiedener Ebenen:
  • das Backbone-Netzwerk oder Campus
  • Grenzebene
  • Betreiberebene
  • Remote-Bereiche

• 2. Zweite Betrachtungsweise — jede dieser Ebenen wird in separate Module unterteilt
  • das Backbone-Netzwerk oder Campus besteht aus:
    • einem 3- oder 2-Ebenen-Modul, das das Unternehmensnetzwerk und seine Ebenen — Zugang, Verteilung und/oder Kern — beschreibt
    • einem Modul, das das Rechenzentrum — die Serverseite der Infrastruktur — beschreibt

  • die Grenzebene besteht wiederum aus:
    • einem Modul für die Internetanbindung
    • einem WAN- und MAN-Modul, das für die Anbindung geografisch verteilter Unternehmensstandorte zuständig ist
    • einem Modul zum Aufbau von VPN-Tunneln und Remote-Access-Zugriff
    • Oft haben viele kleine Unternehmen mehrere dieser Module oder sogar alle in einem kombiniert.

  • Anbieterlevel:
    • In diesem Level sind Verbindungen „in die Außenwelt“ – dunkle Glasfasern (Miete von Fasern bei Betreibern), Kommunikationskanäle (Ethernet, G.703 usw.), Internetzugang.

  • Fernzugriffslevel:
    • Das sind hauptsächlich die Niederlassungen eines Unternehmens, die innerhalb einer Stadt, Region, eines Landes oder sogar auf verschiedenen Kontinenten verteilt sind.
    • Zu diesem Bereich kann auch ein Backup-Rechenzentrum gehören, das die Arbeit des Hauptzentrums dupliziert.
    • Und natürlich gewinnen Teleworker (Fernarbeitsplätze), die in letzter Zeit an Popularität gewinnen, ebenfalls an Bedeutung.

• Die dritte Annäherung – jedes der Module wird in kleinere Module oder Ebenen unterteilt. Zum Beispiel in Campus-Netzwerken:
  • Ein dreistufiges Netzwerk setzt sich zusammen aus:
    • Zugangsebene
    • Verteilungsebene
    • Kernebene

  • In komplexeren Fällen kann ein Rechenzentrum in Folgendes unterteilt werden:
    • Eine 2- oder 3-stufige Netzwerkteil
    • Serverteil

  Ich werde alles, was oben beschrieben wurde, in der folgenden vereinfachten Skizze darstellen:

  
  
  Wie aus dem obigen Bild ersichtlich ist, erleichtert der modulare Ansatz die Detaillierung und Strukturierung des Gesamtbildes in einzelne Elemente, mit denen anschließend gearbeitet werden kann.

  In diesem Artikel werde ich mich auf die Campus-Enterprise-Ebene konzentrieren und diese näher beschreiben.

  Arten von IP-CAMPUS-Netzwerken

  Während meiner Zeit bei einem Anbieter und insbesondere später als Integrator bin ich auf unterschiedliche "Reifestufen" von Netzwerken bei Kunden gestoßen. Ich verwende den Begriff Reifheit nicht ohne Grund, da es häufig vorkommt, dass die Netzwerkstruktur mit dem Wachstum des Unternehmens selbst wächst, was im Grunde genommen logisch ist.

  In einem kleinen Unternehmen, das sich in einem einzigen Gebäude befindet, kann das Unternehmensnetzwerk lediglich aus einem grenzwertigen Router bestehen, der die Funktion eines Firewalls übernimmt, einigen Zugangsswitches und ein oder zwei Servern.

  Ich nenne ein solches Netzwerk für mich selbst ein „einstufiges“ Netzwerk – es fehlt dort vollständig eine klare Kernnetzwerkebene, die Verteilungsebene ist auf den grenzwertigen Router verschoben (mit den Funktionen Firewall, VPN und möglicherweise Proxy), während die Zugangsswitches sowohl die Computer der Mitarbeiter als auch die Server bedienen.

  
  
  Im Falle eines Unternehmenswachstums – mit zunehmender Anzahl an Mitarbeitern, Diensten und Servern – ist es oft notwendig:

  • die Anzahl der Switches im Netzwerk und der Zugangsports zu erhöhen
  • die Serverkapazitäten zu steigern
  • sich mit Broadcast-Domänen auseinanderzusetzen – Netzsegmentierung und Routing zwischen den Segmenten zu implementieren
  • Netzausfällen entgegenzuwirken, die zu Ausfallzeiten bei den Mitarbeitern führen, da dies zusätzliche finanzielle Kosten für das Management verursacht (der Mitarbeiter steht still, das Gehalt wird gezahlt, aber die Arbeit wird nicht erledigt)
  • bei der Bekämpfung von Ausfällen über die Redundanz kritischer Netzwerkkomponenten nachzudenken – Router, Switches, Server und Dienste
  • die Sicherheitsrichtlinien zu verschärfen, da kommerzielle Risiken auftreten können und erneut – für einen stabileren Netzwerkbetrieb

  All dies führt dazu, dass der Ingenieur (Netzwerksadministrator) irgendwann über die sinnvolle Strukturierung des Netzwerks nachdenkt und zu einem 2-Ebenen-Modell gelangt.

  Dieses Modell hebt sich klar durch zwei Ebenen ab – die Zugriffsebene und die Verteilungsebene, die gleichzeitig als Kernlevel (collapsed-core) fungiert.

  Die kombinierte Verteilungsebene und der Kern erfüllen folgende Funktionen:

  • Sie aggregiert die Verbindungen von Zugangsswitches.
  • Sie führt die Segmentierung des Netzwerks ein – die Anzahl der Benutzer und Geräte ist so hoch, dass sie nicht in ein /24-Netzwerk passen. Wenn sie es tun, verursachen Broadcast-Stürme ständige Ausfälle (insbesondere wenn Benutzer dabei helfen, Schleifen zu erzeugen).
  • Sie gewährleistet die Kommunikation zwischen benachbarten Segmenten von Switches (über schnellere Verbindungen).
  • Sie stellt die Verbindung zwischen Benutzern und ihren Geräten sowie der Serverfarm sicher, die zu diesem Zeitpunkt ebenfalls in ein separates Netzwerksegment – das Rechenzentrum – übergeht.
  • beginnt, zusammen mit den Zugangsswitches, eine Sicherheitsrichtlinie umzusetzen, die zu diesem Zeitpunkt im Unternehmen zu entstehen beginnt. Das Unternehmen wächst, und auch die kommerziellen Risiken nehmen zu (hier beziehe ich mich nicht nur auf die Geheimhaltungsbestimmungen, den Zugriffsschutz usw., sondern auch auf grundlegende Ausfälle im Netzwerk und bei den Mitarbeitern).

  Somit entwickelt sich das Netzwerk früher oder später zu einem zweistufigen Modell:

  
  
  In diesem Modell entstehen besondere Anforderungen sowohl an die Zugriffsswitches, die die Verbindungen von Benutzern und Geräten im Netzwerk (Drucker, Access Points, VoIP-Geräte, IP-Telefone, IP-Kameras usw.) aggregieren, als auch an die Verteilungsswitches und Kern-Switches.

  Die Zugangsswitches müssen intelligenter und funktioneller sein, um den Anforderungen an Leistung, Sicherheit und Flexibilität des Netzwerks gerecht zu werden, und sie sollten:

  • verschiedene Arten von Zugangs- und Backbone-Ports haben – idealerweise mit der Möglichkeit, sowohl beim Datenverkehr als auch bei der Anzahl der Ports Wachstumskapazitäten einzuräumen.
  • über ausreichende Switching-Kapazität und Bandbreite verfügen.
  • eine notwendige Sicherheitsfunktionalität zu haben, die den aktuellen Sicherheitsrichtlinien entspricht (idealerweise auch zukünftigen Anforderungen gerecht wird).
  • die Möglichkeit zu haben, schwer zugängliche Netzwerkgeräte über Power over Ethernet (PoE, PoE+) zu versorgen und sie aus der Ferne neu zu starten.
  • die Möglichkeit, die eigene Stromversorgung zu reservieren, um sie dort zu nutzen, wo sie benötigt wird.
  • weiterhin (wenn möglich) Wachstumspotenzial für die Funktionalität zu haben — ein häufiges Beispiel ist, wenn ein Zugangsswitch im Laufe der Zeit zu einem Verteilungsswitch wird.

  An Verteilungsswitches werden ebenfalls entsprechende Anforderungen gestellt:

  • sowohl hinsichtlich der Backbone-Downlink-Ports zu den Zugangsswitches als auch zu den Peer-Interfaces benachbarter Verteilungsswitches (und in Zukunft möglichen Uplink-Interfaces zum Kern).
  • in Bezug auf L2- und L3-Funktionalität.
  • in Bezug auf Sicherheitsfunktionen.
  • in Bezug auf die Gewährleistung von Ausfallsicherheit (Redundanz, Clusterbildung und Reservierung der Stromversorgung).
  • in Bezug auf die Flexibilität bei der Lastenverteilung des Datenverkehrs.
  • Potenzial für zukünftige Funktionserweiterungen (Transformation des Aggregationsgeräts im Laufe der Zeit in ein Kernsystem) haben.
  • In bestimmten Fällen kann es sinnvoll sein, PoE und PoE+ Ports in Verteilungsswitches zu nutzen.

  Nachhaltiges Wachstum: Bei der Umsetzung einer aktiven Wachstumspolitik durch die Unternehmensleitung wird auch das Netzwerk weiterhin wachsen – das Unternehmen kann beginnen, benachbarte Gebäude zu mieten, eigene Bürogebäude zu errichten oder kleinere Wettbewerber zu übernehmen, wodurch die Anzahl der Arbeitsplätze steigt. Gleichzeitig vergrößert sich auch das Netzwerk, was Folgendes erfordert:

  • Bereitstellung von Arbeitsplätzen für Mitarbeiter – neue Zugriffsswitches mit Zugangports sind erforderlich.
  • Vorhandensein neuer Verteilungsswitches zur Aggregation von Verbindungen von Zugriffsswitches.
  • Bau neuer sowie Modernisierung bestehender Kommunikationsverbindungen.

  Als Konsequenz steigt der Datenverkehr aus folgenden Gründen:

  • aufgrund der Zunahme der Zugriffports und entsprechend der Nutzer im Netzwerk.
  • aufgrund des erhöhten Verkehrs benachbarter Subsysteme, die das Unternehmensnetzwerk für Transporte nutzen – Telefonie, Sicherheit, Ingenieursysteme usw.
  • aufgrund der Einführung zusätzlicher Dienste – mit dem Wachstum des Personals entstehen neue Abteilungen, die spezielle Software benötigen.
  • die Rechenleistung des Rechenzentrums steigt, um den Anforderungen der Infrastruktur und Anwendungen gerecht zu werden.
  • die Sicherheitsanforderungen an Netzwerk und Informationen wachsen – die berühmte CIA-Triade (ein Scherz), aber im Ernst, CIA – Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit:
    • in diesem Zusammenhang entstehen zusätzliche Anforderungen an Ausfallsicherheit und Reservierung für kritische Netzwerkebenen – Verteilung und Rechenzentrum.
    • erneut steigt der Datenverkehr durch die Implementierung neuer Sicherheitssysteme – beispielsweise RKV und andere.

  So oder so wird das Wachstum von Datenverkehr, Diensten und Benutzerzahl irgendwann die Notwendigkeit zur Einführung einer zusätzlichen Netzwerkebene bedeuten – des Kerns, der die hochgeschwindigkeitsfähige Paketvermittlung/-routing mit schnellen Kommunikationslinks durchführen wird.

  An diesem Punkt kann das Unternehmen zu einem dreistufigen Netzwerkmodell übergehen:

  
  
  Wie in der obigen Abbildung zu sehen ist, gibt es in einem solchen Netzwerk eine Kernschicht, die die Hochgeschwindigkeitsverbindungen von den Verteilungsschaltern aggregiert. Daher müssen auch an die Kernswitches folgende Anforderungen gestellt werden:

  • Kapazität der Schnittstellen — 1GE, 2.5GE, 10GE, 40GE, 100GE
  • Leistung des Switches (Switching-Kapazität und Forwarding-Performance)
  • Schnittstellentypen — 1000BASE-T, SFP, SFP+, QSFP, QSFP+
  • Anzahl und Art der Schnittstellen
  • Redundanzmöglichkeiten (Stacking, Clustering, Redundanz von Steuerplatinen (gilt für modulare Switches), Redundanz der Stromversorgung usw.)
  • Funktionalität

  Auf dieser Netzwerkebene ist eine technische Modifikation definitiv erforderlich:

  • Redundanz für Knoten und Verbindungen im Kern (sehr, sehr, sehr wünschenswert)
  • Redundanz für Knoten und Links im Verteilungslevel (je nach Kritikalität)
  • Redundanz für Links zwischen Zugangsswitches und Verteilungsebene (nach Bedarf)
  • Einführung von Protokollen zur dynamischen Routenfindung
  • Lastverteilung sowohl im Kernel als auch auf den Verteilungs- und Zugangsebenen (bei Bedarf)
  • Implementierung zusätzlicher Dienste - sowohl Transportdienste als auch Sicherheitsdienste (bei Bedarf)

  so wie die gesetzlichen Vorgaben, die die Netzwerksicherheitsrichtlinie des Unternehmens definieren und die allgemeine Sicherheitsrichtlinie ergänzen in Bezug auf:

  • Anforderungen an die Implementierung und Konfiguration bestimmter Sicherheitsfunktionen auf den Zugriffs- und Verteilerschaltern
  • Zugangs-, Überwachungs- und Verwaltungsanforderungen für Netzwerkgeräte (Remote-Zugriffsprotokolle, erlaubte Segmente zur Verwaltung, Protokollierungseinstellungen usw.)
  • Anforderungen an die Redundanz
  • Anforderungen an die Erstellung eines minimal notwendigen ZIPlist-Kits

  In diesem Abschnitt habe ich kurz die Entwicklung des Netzwerks und des Unternehmens von wenigen Switches und ein paar Dutzend Mitarbeitern zu mehreren Dutzend (oder vielleicht Hunderten) von Switches und mehreren Hunderten (wenn nicht Tausenden) von Mitarbeitern beschrieben, die direkt im Unternehmensnetzwerk arbeiten (und es gibt noch Produktionsabteilungen und Ingenieurnetzwerke).
  Es ist klar, dass eine derart "wundersame" und schnelle Entwicklung eines Unternehmens in der Realität nicht stattfindet.
  Normalerweise vergehen Jahre, bis ein Unternehmen und sein Netzwerk von der anfänglichen Stufe 1 auf die von mir beschriebene Stufe 3 gewachsen sind.

  Warum schreibe ich all diese Binsenwahrheiten? Weil ich in diesem Zusammenhang den Begriff ROI – Return on Investment (Rendite/Rückfluss von Investitionen) erwähnen möchte und die Aspekte betrachten möchte, die direkt die Auswahl der Netzwerkausrüstung betreffen.

  Bei der Auswahl von Ausrüstung entscheiden sich Netzwerkingenieure und ihre Vorgesetzten oft auf der Grundlage von zwei Faktoren – dem aktuellen Preis der Ausrüstung und dem minimalen technischen Funktionsumfang, der momentan für die Lösung einer bestimmten Aufgabe oder Aufgaben erforderlich ist (über den Erwerb von Ausrüstung für Redundanz werde ich später berichten).

  Dabei werden selten die Möglichkeiten für eine zukünftige "Ertüchtigung" der Hardware in Betracht gezogen. Kommt es zu einem Punkt, an dem die Geräte in Bezug auf Funktionalität oder Leistung nicht mehr ausreichen, wird anstelle einer Aufrüstung häufig neue, leistungsstärkere Hardware angeschafft, während die alte entweder eingelagert wird oder irgendwo im Netzwerk verbleibt, um "irgendwo zu stehen" (dies ist auch ein Grund für die Entstehung eines großen Patchworks aus Hardware und der Anschaffung vieler Informationssysteme, die damit arbeiten).

  Auf diese Weise wird anstelle des Kaufs von zusätzlichen Lizenzen für erweiterte Funktionen und höhere Leistungen, die viel günstiger sind als neue, leistungsstarke Hardware, oft neue Geräte angeschafft, und die Gründe dafür sind folgende:

  • Das Netzwerk wächst oft nur langsam, und die Erweiterung der Funktionalität oder Leistung des Switches in Ihrem Netzwerk kann für eine lange Zeit ausreichend sein.
  • Es ist kein Geheimnis, dass die Hardware von ausländischen Anbietern an ausländische Währungen (Dollar oder Euro) gebunden ist. Um ehrlich zu sein — der Anstieg des Dollars oder Euros (oder die gelegentliche Mini-Abwertung des Rubels, je nach Blickwinkel) führt dazu, dass der Dollar vor 10 Jahren und der Dollar heute aus Sicht des Rubels zwei völlig unterschiedliche Dinge sind.

  Zusammenfassend möchte ich anmerken, dass die Anschaffung von Netzwerkhardware mit breiterer Funktionalität jetzt zu Einsparungen in der Zukunft führen kann.
  Hier betrachte ich die Kosten für den Erwerb von Hardware im Kontext einer Investition in mein Netzwerk und meine Infrastruktur.

  So verfolgen viele Anbieter (nicht nur Extreme) das Prinzip 'pay-as-you-grow', wobei sie in die Hardware eine Vielzahl von Funktionen und Möglichkeiten zur Steigerung der Schnittstellenleistung integrieren, die später durch den Erwerb separater Lizenzen aktiviert werden. Sie bieten auch modulare Switches mit einer breiten Palette von Schnittstellen- und Prozessorkarten, sowie die Möglichkeit einer schrittweisen Erweiterung sowohl ihrer Anzahl als auch ihrer Leistungsfähigkeit.

  Reservierung kritischer Knoten

  In diesem Abschnitt des Artikels möchte ich die grundlegenden Prinzipien der Sicherung wichtiger Netzwerk-Knoten wie Core-Switches, Rechenzentren oder Verteilungsnetze kurz erläutern. Ich beginne mit einem Überblick über die gängigen Sicherungsmethoden – Stacking und Clustering.

  Jede dieser Methoden hat ihre Vor- und Nachteile, über die ich sprechen möchte.

  Nachfolgend finden Sie eine allgemeine Vergleichstabelle der beiden Methoden:

  
  

  • Verwaltung Wie aus der Tabelle ersichtlich, hat das Stacking in diesem Bereich Vorteile, da es aus Verwaltungssicht als ein einziger Switch mit einer größeren Anzahl von Ports dargestellt wird. Anstelle von 8 unterschiedlichen Switches, die beim Clustering verwaltet werden müssen, können Sie beim Stacking nur einen verwalten.
  • Entfernung Aktuell ist der Vorteil der Clusterbildung nicht mehr so deutlich, da Technologien zum Stapeln von Switches über Stapelports oder Dual-Ports (zum Beispiel SummitStack-V von Extreme, VSS von Cisco usw.) aufgetaucht sind, die ebenfalls von den Transceiver-Typen abhängen. Hier liegt der Vorteil der Clusterbildung darin, dass beim Stapeln Optionen existieren, bei denen herkömmliche Stapelports verwendet werden müssen, die oft mit speziellen Kabeln begrenzter Länge von 0.5, 1, 1.5, 3 oder 5 Metern verbunden sind.
  • Software-Update Hier sehen wir, dass die Clusterbildung gewisse Vorteile gegenüber dem Stacken bietet. Bei einem Update der Software muss beim Stacking die Software auf dem Master-Switch aktualisiert werden, der dann die Rolle übernimmt, die neue Software auf den Standby-Mitgliedsswitches des Stacks zu installieren. Einerseits erleichtert dies Ihre Arbeit, andererseits erfordert das Software-Update oft einen Hardware-Neustart, was zur vollständigen Neustart des gesamten Stacks führt und damit zu einem Ausfall seiner Funktion und aller darauf basierenden Dienste für die Zeit des Neustarts. Dies ist in der Regel sehr kritisch für das Kernnetz und Rechenzentren. Bei der Clusterbildung hingegen haben Sie zwei voneinander unabhängige Geräte, auf denen Sie die Software nacheinander aktualisieren können. So können Serviceunterbrechungen vermieden werden.
  • Konfigurationseinstellungen Hier liegt der Vorteil natürlich beim Stacking, da Sie in diesem Fall nur die Einstellungen eines Geräts und seiner Konfigurationsdatei anpassen müssen. Bei der Clusterbildung hingegen entspricht die Anzahl der Konfigurationsdateien der Anzahl der Knotenelemente des Clusters.
  • Ausfallsicherheit — hier sind beide Technologien ungefähr gleich, jedoch hat die Clusterbildung einen kleinen Vorteil. Der Grund dafür liegt darin, dass, wenn man den Stack aus der Sicht der laufenden Prozesse und Protokolle betrachtet, Folgendes zu sehen ist:
    • es gibt einen Master-Switch, auf dem alle Hauptprozesse und Protokolle (wie z.B. das Protokoll der dynamischen Routenwahl — OSPF) aktiv sind.
    • es gibt weitere Slave-Switches, auf denen die Hauptprozesse laufen, die für den Betrieb im Stack und die Verarbeitung des durch sie fließenden Traffics erforderlich sind.
    • Wenn der Master-Switch ausfällt, erkennt der nächstpriorisierte Slave-Switch den Ausfall des Masters.
    • Er initiiert sich selbst als Master und startet alle Prozesse, die auf dem Master aktiv waren (einschließlich des beobachteten Protokolls OSPF).
    • Nach einer gewissen Startzeit der Prozesse (in der Regel recht kurz) beginnt das OSPF-Protokoll zu arbeiten.
    • Bei einem Ausfall eines Knotens arbeitet OSPF in der Cluster-Konfiguration etwas schneller als bei der Stacking-Methode (während der Zeit, die für den Start und die Initialisierung von Prozessen und Protokollen auf dem Slave-Switch des Stacks erforderlich ist). Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass moderne Stacking-Protokolle und Switches sehr schnell arbeiten; oft dauert die Unterbrechung des Datenverkehrs beim Wechsel zwischen Stacks weniger als eine Sekunde. Dennoch gewinnt die Clusterbildung nominal in diesem Punkt.

  • Schwierigkeit — wie aus der Tabelle ersichtlich, hat das Stacking in Bezug auf die Schwierigkeit die Nase vorn. Dies ist eine direkte Folge der Punkte „Verwaltung“ und „Konfigurationseinstellungen“. Ein einzelner Knoten benötigt deutlich weniger Zeit für Einstellungen und Verwaltung. Zudem erfordert die Clusterkonfiguration häufig die Anpassung zusätzlicher Routing-Protokolle oder Gateway-Redundanzprotokolle – VRRP, HSRP und andere.
  • Austausch von Knoten — hierbei hat das Stacking ganz klar einen Vorteil. Häufig sind für den Austausch eines Switches im Stack nur minimal erforderliche Geräteeinstellungen vorzunehmen, zum Beispiel:
    • Aktualisieren Sie die Software des neuen Switches auf die Version des Software-Stapels (dies kann sofort bei der Ankunft der Switches im ZEP erfolgen)
    • Einrichten mehrerer grundlegender Befehle für das Stapeln (für einige Switch-Typen kann dies sogar nicht erforderlich sein)
    • Einen defekten Switch aus dem Stapel entfernen und einen neuen anschließen
    • Stromversorgung und Patchkabel anschließen

  • Elastizität - betrachte ich als eines der Hauptparameter. Im Großen und Ganzen ist Elastizität eine komplexe Eigenschaft, die bedeutet, dass etwas unter Belastung verändert wird und nach deren Beseitigung in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Merkwürdigerweise wird sie für das Cluster-Setup sogar höher sein, selbst bei einer 4:3-Bewertung zugunsten des Stappelns. Es liegt am menschlichen Faktor. Ja, Sie haben richtig gehört – in der Stärke solcher Parameter des Stappelns, wie einheitliches Management, Konfiguration der Einstellungen und vereinfachte Komplexität, liegt die Schwäche des Stappelns, sobald der menschliche Faktor ins Spiel kommt.

  In meiner Arbeit im IT-Bereich habe ich bereits viele Situationen erlebt (um ehrlich zu sein, bin ich auch selbst mehrmals darüber gestolpert, besonders am Anfang), in denen Ingenieure beim Einrichten von Stack-Komponenten einen Fehler bei der Eingabe eines Befehls oder beim Aktivieren/Deaktivieren bestimmter Funktionen auf der Hardware gemacht haben, was zu einem Ausfall des gesamten Stacks und dessen manueller Neuinitialisierung führte. Besonders erwähnenswert sind die Fans des Putty-Programms für Windows (oh, dieses Kopieren mit der rechten Maustaste).

  Tatsächlich sind beide Technologien ziemlich gut (insbesondere im Vergleich zu fehlender Redundanz), und jede hat ihre eigenen Stärken und Schwächen. Für den Kernbetrieb und in stark frequentierten Rechenzentren würde ich jedoch Clusterlösungen bevorzugen.

  Das ist nur meine Meinung. Viele professionelle Ingenieure, die seit Jahren auf hohem Niveau im Netzwerk-Support tätig sind, können ebenso gut mit beiden Technologien umgehen – es kommt ganz auf die Erfahrung und Qualifikation an.

  Neben den Stacking- und Redundanztechnologien gibt es auch allgemeine Prinzipien zur Redundanz von Netzwerkkomponenten und der Verbindungen zwischen diesen Komponenten:

  Unter der Redundanz innerhalb der Netzwerkknoten verstehe ich:

  • Stromversorgung Redundanz – das Einrichten von zwei redundanten Stromversorgungsblöcken, die idealerweise an eine erste Kategorie der Stromversorgung angeschlossen sind, kann Ihnen das Leben erheblich erleichtern.
  • Redundanz von Steuerkarten – bezieht sich hauptsächlich auf modulare Switches, die den Anschluss mehrerer redundanter Steuerkarten ermöglichen.
  • Redundanz von Schnittstellenkarten – betrifft ebenfalls überwiegend modulare Switches.

  Unter der Redundanz von Verbindungen/Kabeln verstehe ich hauptsächlich das Vorhandensein redundanter Kabelstrecken (oder Funkverbindungen in offenen Räumen) mit:

  • Verteilung über verschiedene Kabelschächte und -kanäle innerhalb des Gebäudes
  • geografische Verteilung über das Gebiet auf der Ebene von zwei oder mehr Gebäuden, Städten, Regionen oder Ländern (sogenannte volumetrische Ringe)

  Bei der Erstellung redundanter Verbindungslinien müssen bestimmte Empfehlungen für die Geräte beachtet werden:

  • Im Falle von duplizierten Schnittstellenkarten des modularen Switches oder bei vorhandenem Stack müssen die Links zwischen den Einheiten verteilt werden – zwischen den Schnittstellenkarten bei modularen Switches und zwischen den Switches bei einem Stack.
  • Es ist empfehlenswert, Protokolle zur Link-Aggregation (LACP, MLT, PAgP usw.) zu verwenden, um Links in Gruppen zusammenzufassen und die Last zwischen ihnen zu verteilen.
  • Verwenden Sie Router, die ECMP-Protokolle (Equal-Cost-Multi-Path) unterstützen – wenn mehrere Pakete auf einem Weg geliefert werden, gehen diese Pakete nicht über einen besten Pfad (und Schnittstelle), sondern werden auf mehrere beste Pfade (und Schnittstellen) verteilt, die auf der Gleichheit der Metriken des Routingprotokolls basieren, das für die Befüllung der endgültigen Routingtabelle verantwortlich ist.

  Und nun, wie versprochen, werde ich einen realen Fall aus meiner Praxis beschreiben und das Prinzip der Kosteneinsparung bei der Reservierung kritischer Knoten, das vor einigen Jahren stattfand:

  • In einem Unternehmen, das ich X nennen möchte, gab es ein standardmäßiges dreistufiges Netzwerkmodell:
    • mit mehreren Kernen
    • einigen Dutzend Aggregationen
    • einigen Tausend Zugangsswitches
    • mehrere zehntausend Benutzer

  • Das Netzwerk war ziemlich komplex aufgebaut:
    • mit einer Vielzahl von dynamischen Routing-Protokollen und Protokollen – OSPF, MP-BGP, MPLS, PIM, IGMP, IPv6 usw.
    • vielen Diensten – Internetzugang, L2 und L3 VPN, VoIP, IPTV, dedizierten Leitungen usw.

  • Doch es gab einen Engpass im Netzwerk – den Border Router, der die Funktionen eines BGP-Edges kombinierte und einige Benutzer-Dienste terminierte.
  • Ja, er kostete so viel wie ein Flugzeugflügel (mehrere Millionen Rubel).
  • Ja, zu diesem Zeitpunkt war er eines der Spitzenprodukte des renommiertesten Netzwerk-Anbieters.
  • Ja, er sollte sehr zuverlässig sein – mit einer hervorragenden MTBF-Rate.
  • Ja, er hatte 4 Netzteile, die im 2x2-Setup mit verschiedenen USV und Eingängen konfiguriert waren.

  Aber das änderte nichts daran, dass er der einzige Ausfallpunkt im Netzwerk war.

  An einem, für mich und meine Kollegen, alles andere als perfekten Tag, verabschiedete sich dieser Router (später stellte sich heraus, dass es einen Ausfall in der Stromversorgung gab, der gleichzeitig zwei Netzteile lahmlegte. Dabei wurde eines der Netzteile beschädigt, was zu einem Defekt des RP-Moduls und der Schnittstellenkarte führte, die an den gemeinsamen Datenbus des Geräts angeschlossen waren).

  Wir hatten keine Ersatzplatinen — weder für das RP-Modul noch für die Schnittstellenkarte, jedoch bestand ein Vertrag zur Ersatzlieferung von Geräten oder deren Komponenten mit einem unserer Partner im NBD-Modell.

  Leider hatte der Partner zu diesem Zeitpunkt nur die Schnittstellenkarte auf Lager, während das RP-Modul erst einige Tage später (nach 3 Tagen) eintraf.

  Insgesamt führte das Vorhandensein eines einzigen Ausfallpunkts im Netzwerk (selbst mit einem Support- und Ersatzvertrag) zu folgenden finanziellen Kosten:

  • Der Anteil der Unternehmensleistungen, der auf diesen Border entfiel, betrug etwa 60-70%.
  • Wie später berechnet wurde, belief sich der Tagesgewinn zu diesem Zeitpunkt auf etwa 900.000 Rubel.
  • So war theoretisch während der drei Tage Ausfallzeit ein Gewinn von zwischen 1,62 Millionen und 1,89 Millionen Rubel verloren gegangen.

  Natürlich waren die tatsächlichen Verluste geringer, da ein Großteil der Entschädigungen nicht in Form von Geld, sondern in Form von Dienstleistungen zurückgegeben wurde. Dennoch gab es sie:

  • Teil der Entschädigungen für Unternehmenskunden
  • erhöhte Kosten für die Mitarbeiter des Unternehmens, die während dieser 3-4 Tage vollständig im Einsatz waren — Überstunden, Nachtschichten, erweiterte Schichten usw.
  • Reputationsverluste, was ebenfalls nicht unwichtig ist.
  • und das Wichtigste — die Nerven sowohl des Managements als auch der Mitarbeiter und Kunden.

  Infolgedessen wurde die Politik des Unternehmens überarbeitet:

  • auf den Vertrag für den Austausch gemäß NBD-Bedingungen verzichtet
  • den normalen Wartungsvertrag beibehalten
  • einen zusätzlichen Router im Wert von etwa 1 bis 1,3 Millionen Rubel zur Sicherung von 90 % der Funktionen des Hauptrouters angeschafft.

  Die anschließende Anschaffung zusätzlicher Hardware und die Sicherung des Hauptgeräts ermöglichten es, die Last zwischen ihnen auszugleichen, sowohl hinsichtlich der externen Verbindungen als auch des Traffics und der Nutzer, und boten dem Unternehmen für zukünftige Notfälle einen Sicherheitsspielraum.

  Beispiel für das Design eines Unternehmensnetzwerks

  In diesem Abschnitt des Artikels möchte ich die wichtigsten Punkte bei der Planung des Backbone-Netzes eines Unternehmens erläutern. Ich werde Sie nicht mit der gesamten PPDIOO-Methodik (Prepare-Planning-Design-Implement-Operate-Optimize) überladen, sondern lediglich die Hauptaspekte hervorheben:

  • Prepare/Vorbereitung – Es ist wichtig, sich mit der Geschäftsführung über die Ziele der Netzmodernisierung abzustimmen, die Sie erreichen möchten – sei es die Erhöhung der Ausfallsicherheit oder die Implementierung neuer Dienste oder Technologien. Die Festlegung der technischen und organisatorischen Einschränkungen lasse ich hier aus, da ich davon ausgehe, dass Sie Mitarbeiter der Organisation sind und über ausreichend Zeit verfügen, um diese zu überwinden. Zum Thema Budget komme ich später zurück.
  • Planning/Planung – Hier sollten Sie eine vollständige Beschreibung Ihres aktuellen Netzwerks erstellen (falls Sie diese noch nicht kennen), d.h. das Netzwerk so beschreiben, wie es derzeit ist:
    • Anzahl und Typ der Geräte
    • Anzahl und Typen der Ports
    • bestehende Kabeltrassen und Verkabelungspläne innerhalb von Gebäuden und zwischen diesen
    • Stromversorgungsschemata
    • L2- und L3-Adressierung
    • Karten der Wi-Fi-Netzwerke erstellen mit Angaben zu Access Points und Controllern
    • Ihre Serverfarm beschreiben
    • Es ist ratsam, alle Ihre Dienste und deren Zusammenhänge zu beschreiben.
    • Wenn Sie bereits in irgendeiner Form eine Netzwerksicherheits- und Zugriffsrichtlinie implementiert haben, sollten Sie diese unbedingt bei der Planung berücksichtigen.
    • Ich möchte gleich darauf hinweisen, dass der zweite Schritt im Wesentlichen eine vollständige Inventarisierung des Netzwerks darstellt, beginnend mit der Verkabelungsinfrastruktur und den Stromversorgungsschemata bis hin zu den Diensten (Anwendungen und deren Ports). Dieser Schritt ist sehr arbeitsintensiv und manchmal sogar mühselig. Wenn Sie oder Ihr Vorgänger keine Dokumentation oder sogar ein einfaches Überwachungssystem geführt haben, ist jetzt der richtige Zeitpunkt, darüber nachzudenken. Netzwerke neigen dazu, sich im Laufe der Zeit in unterschiedlichem Maße zu ändern, und nur die Pflege aktueller Dokumentation oder eines Überwachungssystems kann Ihnen helfen, den Zustand des Netzwerks im Blick zu behalten und die Verwaltung zu erleichtern. Aber das gehört bereits zum Schritt Betrieb.

  • Design/Projektierung Bewaffnet mit umfassendem Wissen über Ihr Netzwerk, das Sie im vorherigen Schritt erworben haben, setzen Sie sich letztendlich hin und überlegen, wie Sie Ihr Netzwerk modernisieren können. Nachfolgend werde ich versuchen, ein kleines Beispiel für die Berechnung eines Netzwerks zu demonstrieren.

  Ich habe eine kleine Liste von Ausgangsdaten erstellt, die ich bei der Berechnung und Planung des Backbone-Netzwerks verwenden werde.

  Lassen Sie uns den Schritt 'Prepare' in Form einer Liste darstellen, was wir an Materialien haben und was geplant ist:

  • es gibt ein recht großes Unternehmen mit etwa 700-800 Arbeitsplätzen (hier spreche ich von den Mitarbeitern, die Zugang zum Unternehmensnetzwerk benötigen)
  • es gibt mehrere freistehende Gebäude auf dem Unternehmensgelände:
  • Hauptgebäude:
    • Anzahl der Gebäude – 2
    • Anzahl der Etagen im Gebäude – 7
    • Anzahl der Telekommunikationsschränke pro Etage in einem Gebäude – 3 (insgesamt 21)
    • Anzahl der Mitarbeiter im Gebäude =~ 250 Personen

  • Zusätzliche Gebäude:
    • Anzahl der Gebäude – 10
    • Anzahl der Etagen im Gebäude/Werk – 2
    • Anzahl der Telekommunikationsschränke im Gebäude – 3
    • Anzahl der Mitarbeiter im Gebäude =~ 20 Personen

  • Das aktuelle Niveau des Kernnetzwerks (übrigens ein sehr verbreitetes Schema, das ich schon oft in irgendeiner Form und Portzusammensetzung gesehen habe) ist dargestellt:
    • 2 L2-Switches:
      • 1Gb Ports vom Typ RJ-45 – 24
      • 1Gb SFP Ports – 4
    • 1. L2-Switch:
      • 1Gb SFP-Ports – 24 Stück
    • Kernel-Topologie – Ring
    • Peer-to-Peer-Verbindungen zwischen den Switches sind mit Glasfaser verbunden
    • Die Switches befinden sich in kleinen Serverräumen mit Schränken
  • Aktuelles Verteilungsebenen:
    • kombiniert mit der Kernnetzebene zur Aggregation der Links von den Zugangsswitches
    • L3-Adressierung wurde auf den Grenzrouter und/oder die Firewall verlagert
  • Aktuelle Zugriffsebene:
    • L2-Switches mit 16 x 100 Mb RJ-45 Zugangsports und 2 Gigabit Combo-Uplink-Ports RJ-45/SFP
    • Die Switches sind in Schränken auf den Etagen untergebracht
    • Zugriffs-Switch-Topologie:
      • Stern (Hub-and-Spoke) mit dem Kern-/Verteilungsswitch in der Mitte
      • Branchenswitches sind eine Kette von Switches auf den Etagen – 3 Stück in Reihe
    • Es gibt unmanaged Zugangsswitches
    • Switches in 9 zusätzlichen Gehäusen sind über Medienkonverter (Optisches Signal zu elektrischen) verbunden
  • Aktuelle Kabelinfrastruktur:
    • Kabelsystem zwischen den Gebäuden:
      • Es gibt ein Glasfaserkabel zwischen 2 Hauptgebäuden mit 8 Fasern
      • Es gibt jeweils ein optisches Kabel zwischen einem der zusätzlichen Gebäude (in dem der Kern-Switch installiert ist) und jedem der Hauptgebäude mit je 8 Fasern.
      • Es gibt jeweils ein optisches Kabel zwischen den zusätzlichen Gebäuden und den Gebäuden mit installierten Kern-Switches, die 4 Fasern haben (deren Verteilung ist in der Abbildung unten dargestellt).
      • Der Faserntyp in allen Kabeln ist monomode/SMF.
      • Es werden 2-Faser monomodale SFP-Transceiver verwendet.
      • Einige Kabel enden an optischen Verteilern (ODF) in separaten Räumen (Verteilungssälen/Serverräumen), während andere Kabel in Etagenverteilern terminiert werden.

    • Kabelsystem innerhalb der Gebäude:
      • Es gibt eine gemischte Kabelstruktur zwischen den Serverräumen und den ersten Schränken auf den Etagen:
      • Kupferkabel Cat5e – 10 Stück (oder 100 Adernpaar-Kabel).
      • Ein optisches Mehrfaser-/MMF-Kabel mit 4 oder 8 Fasern – 1 Stück.
      • Optisches Mehrfaser-/MMF-Kabel mit 4 Fasern zwischen den Etagen-Schaltschränken.
      • Kupferkabel Cat5e zwischen den Etagen-Schaltschränken und den Zugangspunkten.
    • Aktuelles Rechenzentrum:
      • Es sind mehrere Server vorhanden, zum Beispiel 6 Stück.
      • Sind mit 1Gb Ports in den Kern-Switch im ersten Hauptgebäude verbunden.
      • Alle Unternehmensanwendungen werden auf Servern gehostet.
    • Adressierung L2, L3 und Routing:
      • Im Netzwerk gibt es mehrere VLANs - 2 bis 3 pro Gebäude.
      • Die Server sind in ein separates /24 Netzwerk untergebracht.
      • Für interne Zwecke werden graue Netzwerke der Klasse B im Bereich 172.16.0.0/16 verwendet.
      • L3-Adressen werden am Grenzrouter und/oder an der Firewall terminiert.
      • Es wird statisches Routing verwendet.
    • Zusätzliche Informationen:
      • Telekommunikation:
        • In den Gebäuden und einigen Komplexen ist traditionelle Telefonie mit digitalen alten Telefonanlagen (nicht IP-TK) implementiert.
        • Neugebäude müssen telefoniert werden, ohne hohe Kosten für die Verlegung teurer Kupferkabel mit bestimmter Kapazität und den Aufbau einer redundanten Verkabelung für die Telefonie innerhalb der Gebäude.
        • Langfristig ist die Einführung von IP-Telefonie im gesamten Unternehmensbereich geplant, die Verknüpfung mit CRM-Systemen und die Umstellung aller Mitarbeiter darauf.
      • Kapazität der Ports:
        • Es ist erforderlich, die aktuelle Kapazität der Backbone-Ports und Zugangsports zu analysieren und mindestens 25-30% für zukünftige Bedürfnisse zu reservieren.
        • Analysieren Sie die Angemessenheit der aktuellen Bandbreite der Zugangs- und Backbone-Links.
        • Stellen Sie sicher, dass PoE/PoE+-Ports für Geräte aus verwandten Systemen wie Videoüberwachung und Telefonie vorhanden sind.
      • Videoüberwachung:
        • Es ist geplant, das Unternehmensnetzwerk als Transportmittel für das Videoüberwachungsnetz zu nutzen.
        • Es müssen PoE-Ports für die Überwachungskameras vorgesehen werden.
      • Drahtlose Systeme:
        • Geplant ist die Implementierung einer drahtlosen Infrastruktur zur Mobilität der Mitarbeiter.
        • Es müssen PoE-Ports für die Zugangspunkte vorgesehen werden.
      • Budget, Zeitrahmen und Anforderungen an die Ausrüstung:
        • Nutzen Sie vorhandene Hardware optimal aus.
        • Berücksichtigen Sie bei der Netzwerkplanung die Möglichkeit, die Netzwerkkapazität um N Jahre zu erweitern.
        • Berücksichtigen Sie bei der Netzwerkplanung die Unterstützung aller erforderlichen Sicherheitsfunktionen – von Port-Security bis hin zu Benutzerauthentifizierung und -autorisierung über 802.1x.
        • Es ist wichtig, kritische Netzwerknoten von höchster Priorität – das Kernnetz und das Rechenzentrum – zu reservieren und die Möglichkeit der Sicherung von weniger wichtigen Knoten – Verteilungsknoten – vorzusehen.
        • Das Projektbudget muss eine schrittweise Finanzierung in mehreren Etappen vorsehen.
        • Der Budgetbetrag – hierbei legt jedes Unternehmen selbst fest, basierend auf seinen finanziellen Kennzahlen.
        • Fristen – im besten Fall gibt es keine festen Fristen, da es sich um ein internes Projekt handelt, das von den Mitarbeitern des Unternehmens umgesetzt wird. Alternativ könnten sie relativ angenehm sein – zum Beispiel 1 Jahr (oder mehr). Im ungünstigsten Fall könnte dies zwischen 3 Monaten und einem halben Jahr liegen.
      • Aktuelle Netzwerkprobleme beheben:
        • Paketverluste
        • Probleme mit DHCP an relativ intelligenten Zugangsswitches im Zusammenhang mit der Verwendung des STP-Protokollfamilie zur Vermeidung von Schleifen an den Zugangsports.
        • Die Notwendigkeit eines DHCP-Server-Interfaces in jedem VLAN der Mitarbeiter beseitigen.
        • entstehende Switch-Schleifen, die durch die unkontrollierte Aktivierung von verwalteten/unverwalteten Switches in den Räumen und den Anschluss verschiedener Geräte an diese verursacht werden
        • die Liste kann endlos fortgesetzt werden…

      Schritt Planung – die Charakteristik des Zustands Ihres aktuellen Netzwerks hängt, wie bereits erwähnt, von der Verfügbarkeit eines hochwertigen Monitoringsystems und dem Grad seiner Dokumentation ab. In diesem Schritt müssen Sie:

      • mindestens das bestehende Netzwerk für eine weitere Analyse skizzieren
      • Daten von den Geräten sammeln:
        • Verkehr über die Hauptports
        • Fehler an den Ports
        • CPU-Auslastung und Speichernutzung der Switches und Router
        • L2-L3-Schemata nach VLANs und IP-Adressen aufschlüsseln
      • Kabelstrecken-Schemata erstellen:
        • Faser-Schemata und Schemata für die Verkabelung optischer Patchfelder
        • Schemata der Kupferkabelverteilungen zwischen Serverräumen und Etagen
        • Schemata der Kupferkabelverteilungen zwischen Etagen und Räumen
        • Überprüfen, ob optische Patchfelder und Patchpanels in den Serverräumen und Schränken vorhanden sind
      • Überprüfen der Stromversorgungsschemata in den Server- und Etagen-Schränken
      • Überprüfen der Verfügbarkeit von USVs und Batterien an kritischen Knotenpunkten
      • alle Daten analysieren

      Basierend auf den Daten aus der Vorbereitungsphase habe ich ein grobes logisches Schema erstellt:

      
      
      Als nächstes, im Sinne eines modularen Ansatzes, müssen die Ebenen und Module des Unternehmens hervorgehoben werden:

      
      
      Die Grenzen (Edge) werde ich in diesem Artikel nicht behandeln, aber ich möchte kurz die grundlegenden Thesen zu jedem der Campus-Module wiederholen:

      • Zugang — auf dieser Ebene sollte sichergestellt werden:
        • die notwendige Anzahl an Ports für den Netzwerkzugang der Benutzer
        • die Einhaltung von Sicherheitsrichtlinien — Filterung von Datenverkehr und Protokollen
        • die Reduzierung von Broadcast-Domänen und die Segmentierung des Netzwerks mithilfe von VLANs
        • die Implementierung separater VLANs für Sprachverkehr
        • die Unterstützung von QoS
        • die Unterstützung von PoE-Zugangports
        • die Unterstützung von IP-Multicast
        • die Ausfallresistenz der aufsteigenden Verbindungen zusammen mit der Verteilungsebene (wünschenswert)
      • Verteilung — auf dieser Ebene sollte sichergestellt werden:
        • die notwendige Anzahl an Ports für den Anschluss von Zugriffsswitches
        • Aggregierung und Redundanz von Switch-Verbindungen
        • IP-Routing
        • Paketfilterung
        • die Unterstützung von QoS
        • die Ausfallresistenz auf der Ebene der Verbindungen, der Hardware und der Stromversorgung (sehr wünschenswert)
      • Kern — sollte gewährleisten:
        • hohe Geschwindigkeit bei der Paketvermittlung und -routierung
        • die erforderliche Anzahl von Ports zum Anschluss von Verteilungsswitches
        • Unterstützung von IP-Routing und dynamischen Routing-Protokollen mit schneller Netzwerk-Konvergenz
        • die Unterstützung von QoS
        • Sicherheitsfunktionen zum Schutz des Zugangs zu Geräten und der Steuerungsebene
        • Fehlertoleranz auf Hardware- und Stromversorgungsebene (unbedingt erforderlich)
      • Das Rechenzentrum - die Netzebene dieses Moduls muss Folgendes gewährleisten:
        • hochgeschwindigkeits Verbindungen
        • die erforderliche Anzahl von Ports zum Anschluss von Servern
        • Redundanz der Verbindungen sowohl zwischen Servern und Rechenzentrums-Switches als auch zwischen Rechenzentrums-Switches und dem Kernnetz (unbedingt erforderlich)
        • Redundanz von Hardware und Stromversorgung (unbedingt erforderlich)
        • die Unterstützung von QoS

      Als nächstes müssen wir unsere Ports und Verbindungen zählen und die Anforderungen festlegen.
      Zugangsebene - Portberechnungstabelle

      Wir haben die Verteilung der Zugangspunkte nach Gebäuden erhalten. Nun gilt es, die Anforderungen an die Zugangsebene zu analysieren sowie Anmerkungen zu berücksichtigen und Lösungsansätze zu skizzieren.
      Zugangsebene - Anforderungen und Lösungsansätze

      Als Nächstes berechnen wir die Ports und Verbindungen für die folgenden Ebenen:

      Verteilungsebene

      Kernebene

      Rechenzentrale

      Bei der Berechnung erhielten wir Folgendes:

      • Zugangsebene — Es werden 24- und 48-Port-Zugangsswitches benötigt, idealerweise mit 1Gb-Zugangsports und optischen uplink-Ports SFP, die PoE unterstützen und eine umfangreiche Funktionalität bieten:
        • Insgesamt werden sie 504 Zugangsports bereitstellen, was grundsätzlich den Anforderungen an Ersatzports entspricht, falls entschieden wird, 2 Ports pro Arbeitsplatz – IP-Telefon und Datenport – zu verwenden.
        • Es könnte sinnvoll sein, auf jeder Etage einen 48-Port-Switch mit PoE-Funktionalität zu verwenden, der die Zugangsports für die Anforderungen bereitstellt:
          • Reserve – etwa 102 Ersatzports (22 %) in den Hauptgebäuden. Für zusätzliche Gebäude etwas mehr – 25 %.
          • Videoüberwachung
          • WLAN
      • Verteilungsebene — Erforderlich sind Switches mit einem Portfolio von SFP-Ports von 12 bis 48 Ports, wobei mindestens 2 SFP+-Ports vorhanden sein müssen, mit der Möglichkeit zur Stapelung und erweiterten Funktionalitäten sowie redundanten Stromversorgungsmodulen.
      • Kernebene — Es werden Hochgeschwindigkeits-Switches mit 12 bis 24 SFP/SFP+-Ports benötigt, die sowohl Stapelung als auch Clusterbildung mit Unterstützung für MC-LAG ermöglichen. Es sollte erwähnt werden, dass auch Routing-Mittel zur Lastenverteilung genutzt werden können. Die neuesten Generationen von L3-Switches und Routern unterstützen ECMP mit Lastenverteilung über 4 und mehr Routen mit identischer Metrik.
      • Rechenzentrumsniveau — Es werden Switches mit 8 bis 24 SFP/SFP+-Ports benötigt, die sowohl Stapelung als auch Clusterbildung mit Unterstützung für MC-LAG ermöglichen.

      Das Zielnetzwerkdiagramm sieht letztendlich so aus so

      Auswahl von Extreme-Switches zur Umsetzung des Projekts

      Nun sind wir beim Wesentlichen angekommen – dem Zeitpunkt der Auswahl der Switches für die Umsetzung unseres Projekts. Für das entstandene Zielnetzwerk sind die folgenden Extreme-Switches geeignet:

      Niveau
      Modell
      Ports
      Beschreibung

      Kern
      x620-16x-Base *

      x670-G2-48x-4q-Base*
      16 x 10GE SFP+
       
       
       
      48x10GE SFP+ und 4×40 GE QSFP+
      Für die grundlegenden Bedürfnisse des Kerns:

      • Hochgeschwindigkeitsverbindungen
      • erweiterte Routing- und Sicherheitsfunktionen
      • Redundanz der Stromversorgung mit zusätzlichen Netzteilen
      • Unterstützung für Stapelung und Clusterbildung

      Ein Switch der Serie x620 erfüllt die minimalen Anforderungen.
      Bei erweiterten Anforderungen an die Anzahl der Ports und ein breiteres Funktionsspektrum sollten Sie die Switches der Serie x670-G2 in Betracht ziehen.

      Rechenzentrum

      x620-16x-Base*

      x590-24x-1q-2c*

      x670-G2-48x-4q-Base*

      16 x 10GE SFP+
       
       
       
      24x10GE SFP, 1xQSFP+, 2xQSFP28
       
       
      48x10GE SFP+ und 4×40 GE QSFP+

      Für grundlegende Anforderungen im Rechenzentrum:

      • Hochgeschwindigkeitsverbindungen
      • Redundanz der Stromversorgung mit zusätzlichen Netzteilen
      • Unterstützung für Stapelung und Clusterbildung

      Ein Switch der Serie x620 erfüllt die minimalen Anforderungen.
      Bei erweiterten Anforderungen an die Anzahl der Ports und ein breiteres Funktionsspektrum sollten Sie die Switches der Serien x670-G2 und x590-24x-1q-2c in Betracht ziehen.

      Verteilung

      X460-G2-24x-10GE4-Base*

      X460-G2-48x-10GE4-Base*

      24x1GE SFP, 8×1000 RJ-45, 4x10GE SFP+
       
       
       
      48x1GE SFP, 4x10GE SFP+

      Für grundlegende Anforderungen an die Verteilung:

      • Benötigte Anzahl an optischen Ports
      • Redundanz der Stromversorgung mit zusätzlichen Netzteilen
      • Unterstützung für Stapelung und Clusterbildung
      • Benötigte L3-Funktionalität

      Die Switches der Serie x460-G2 eignen sich hervorragend. Vorhandene redundante Netzteile mit der Möglichkeit zur Erweiterung und Hinzufügung von 10G-Ports, CX (zum Stapeln) und QSFP+ machen sie zu idealen Switches für die Verteilungsebene mit Ports von bis zu 1 Gb.

      доступ

      X440-G2-24p-10GE4*

      X440-G2-24t-10GE4*

      X440-G2-48t-10GE4*

      X440-G2-48p-10GE4*

      24x1000BASE-T (4 x SFP Combo), 4x10GE SFP+ (PoE Budget 380 W)
       
      24x1000BASE-T (4 x SFP Combo), 4x10GE SFP+
       
       
      24x1000BASE-T (4 x SFP Combo), 4x10GE SFP+ Kombinationsports
       
      48x1000BASE-T (4 x SFP Combo), 4x10GE SFP+ Kombinationsports (PoE Budget 740 W)

      Für Zugangsbedürfnisse:

      • Benötigte Anzahl an Zugangsports
      • Unterstützung für PoE/PoE+
      • Funktionalität und Erweiterungsmöglichkeiten der Ports
      • zusätzlicher Bonus in Form von 10Gb Ports „out of the box“ Unterstützung für Stacking

      Ich empfehle, auf diese Produktreihe zu achten, da sie hinsichtlich der Ports, Leistung und Funktionalität sehr flexibel ist.

      *Die Spezifikationen der gewählten Switches können im ersten Artikel der Reihe eingesehen werden — Übersicht über Extreme Switches

      An dieser Stelle könnte ich den Artikel beenden, aber ich möchte zusätzlich zwei Aspekte beleuchten, mit denen jeder Ingenieur bei der Erweiterung oder Modernisierung seines Netzwerks konfrontiert wird:

      • Arbeiten mit Kabeltrassen — Glasfaser- und Kupferleitungen
      • IP-Adressierung

      Arbeiten mit Glasfaser

      Oben habe ich das Zielschema präsentiert, das erzielt werden muss. Für dessen Umsetzung sind folgende Verbindungen für die Geräte erforderlich:

      Anzahl der Verbindungslinks

      Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, beträgt die minimale Anzahl an Fasern, die für die Gewährleistung der Ausfallsicherheit der Netzwerkebenen (Kernmodul, Rechenzentrum und Verteilung in zwei Gebäuden) erforderlich sind, — 10 Stück.

      In der Phase der Netzwerkcharakterisierung haben wir festgestellt, dass im Kabel zwischen den Gebäuden nur 8 Fasern vorhanden sind. Was kann man in einer solchen Situation tun?

      Ich werde einige Lösungen vorschlagen:

      • Der erste naheliegende Schritt besteht darin, die freien Fasern im Kabel zwischen Gebäude 1 – Block 1 und Block 1 – Gebäude 2 zu nutzen (wie aus der Tabelle ersichtlich, werden nur 2 von 8 Fasern in jedem Kabel verwendet). Dazu genügt es, optische Patchfelder zwischen den Verteilern in Block 1 zu installieren und gegebenenfalls SFP-Module mit einem entsprechenden optischen Budget zu verwenden.
      • Der zweite Schritt ist die mögliche Anwendung der CWDM-Technologie – die Verdichtung von Trägerspektren innerhalb einer einzelnen Faser. Diese Technologie ist wesentlich günstiger als DWMD und recht einfach umzusetzen. Dabei werden hauptsächlich Anforderungen an die Qualität der optischen Fasern und an SFP/SFP+ Transceiver mit spezifischer Länge und Budget gestellt. Wie ich bereits in einem vorherigen Artikel erwähnt habe, kann die Fähigkeit der Switches, Transceiver von Drittanbietern zu erkennen, unser Leben erheblich erleichtern und die Investitionskosten für den Bau zusätzlicher optischer Kabel senken.
      • Im dritten Schritt sollte man die Möglichkeit in Betracht ziehen, die Fasern durch die Verlegung zusätzlicher optischer Kabel zu erweitern.

      Als Nächstes betrachten wir die Anzahl der Fasern zwischen den Gebäuden mit installierten Verteilungsswitches und zusätzlichen Gehäusen 2-10. Auch hier ist die Situation nicht eindeutig:

      • Erstens fehlen die Fasern, um unser Zielschema umzusetzen – für jeden Switch sind 2 Fasern vorgesehen (wie wir uns erinnern, haben wir Kabel mit 4 Fasern für jedes Gehäuse).
      • Zweitens, selbst wenn ausreichend Fasern zwischen den Gebäuden vorhanden sind, werden innerhalb der Gehäuse MMF-Fasern verwendet, die es uns nicht ermöglichen, einfach SMF- und MMF-Fasern zu verbinden (ich spreche von Entfernungen zwischen den Gebäuden von mehr als 300-400 Metern).

      In solchen Fällen können die folgenden Optionen in Betracht gezogen werden:

      • Jeden Switch mit SMF-Fasern ausstatten:
        • Wenn der Abstand es zulässt, können zusätzliche lange Patchkabel zwischen den Switches verlegt werden. Früher haben wir Patchkabel mit einer Länge von 30-50 m verwendet.
        • Ein relativ günstiges, niederkapazitives optisches SMF-Kabel zwischen den Schränken verlegen.
        • Im äußersten Fall verschiedene SMF-MMF-Umsetzer verwenden.
      • Um die verwendeten Fasern zwischen den Gebäuden zu minimieren, kann man:
        • Nutzen Sie die Funktionalität der Stacking von X440-G2 Access-Switches – dabei verwenden Sie jeweils 1 SMF-Faser zu jedem Switch auf der Etage, wodurch anstelle von 6 Fasern und Ports nur 3 Fasern und Ports auf jeder Seite benötigt werden.
        • Verwenden Sie 2 Fasern, um den ersten Switch im Zweig und den letzten zu verbinden. Aggregieren Sie die Links an den Grenz-Access-Switches und nutzen Sie STP-Protokolle in dem entstandenen Ring.

      IP-Adressierung

      Hier werde ich eine Beispielrechnung für die Adressierung in unserem Schema präsentieren.

      Momentan haben wir mehrere B-Klassen-Netze – 172.16.0.0/16. Bei der Berechnung des IP-Adressraums werde ich mich an folgenden Überlegungen orientieren:

      • 4 Bits des zweiten Oktetts werden die Gebäude kennzeichnen – 172.16.0.0/12.
      • Das 3. Oktett wird die Etagenzahl im Gebäude kennzeichnen.
      • Das 3. Oktett = 255 wird für point-to-point Verbindungen der Geräte und das Management-Netzwerk reserviert.
      • Ein Management-VLAN pro Etage zur Verwaltung der Switches.
      • Ein Benutzer-VLAN pro Switch (im Durchschnitt 24 Ports).
      • Ein Voice-VLAN pro Switch (im Durchschnitt 24 Ports).
      • Ein VLAN für das Videoüberwachungssystem pro Etage.
      • Ein VLAN für Wi-Fi-Geräte pro Etage.

      Ich habe ungefähr solche Tabellen erstellt:
      Netz 172.16.0.0/14
      Netz 172.20.0.0/14

      In der obigen Tabelle habe ich eine beispielhafte Zuordnung von Netzwerken zu Gebäuden und Etagen auf der einen Seite sowie zu Netzwerken (Benutzer-, Verwaltungs- und Dienstnetzen) auf der anderen Seite dargestellt.

      Tatsächlich ist die Wahl des privaten Netzes 172.16.0.0/12 nicht optimal, da sie die Anzahl der möglichen Netzwerke (von 16 auf 31) für Gebäude einschränkt. Außerdem gibt es auch externe Büros, die ebenfalls Netzwerkblöcke benötigen. Eine möglicherweise bessere Option könnte die Verwendung von 10.0.0.0/8-Netzen sein oder eine gemeinsame Nutzung von 172.16.0.0/12-Netzen (zum Beispiel für interne Zwecke und Server) und 10.0.0.0/8 (für Benutzer-Netzwerke).

      Insgesamt ist der Ansatz zur Zuweisung von IP-Netzen ebenfalls modular und es ist wünschenswert, die Regeln zur Aggregation von Subnetzen in ein Summary-Netz auf den Verteilungsebenen sowie auf den Grenzroutern in den Außenstellen zu befolgen. Dies geschieht aus verschiedenen Gründen:

      • zur Minimierung der Routing-Tabellen auf Routern
      • zur Minimierung des Dienstverkehrs von Routing-Protokollen (in allen möglichen Update-Nachrichten, wenn untergeordnete Subnetze nicht verfügbar sind)
      • zur Vereinfachung der Verwaltung und besseren Lesbarkeit von L3-Netzwerken

      Es ist wichtig zu beachten, dass die Leistung moderner Router viel höher ist als vor 15 bis 20 Jahren. Sie können größere Routing-Tabellen im Arbeitsspeicher halten, und das Preis-Leistungs-Verhältnis der Kommunikationskanäle hat sich im Vergleich zur Zeit des häufigen Einsatzes von E1/T1-Strömen (G.703) verbessert.

      Fazit

      Freunde, in diesem Artikel habe ich versucht, die grundlegenden Prinzipien des Designs von Campusnetzwerken so kurz wie möglich zu erläutern. Ja, der Inhalt ist ziemlich umfangreich, und das, obwohl ich Themen wie die folgenden nicht behandelt habe:

      • die Organisation der Unternehmensgrenze (das ist eine eigene Geschichte mit eigenen Switches, Border-Routern, Firewalls, IPS/IDS-Systemen, DMZ, VPN und anderen Komponenten)
      • die Organisation von Wi-Fi-Netzen
      • die Organisation von VoIP-Netzen
      • die Organisation von Rechenzentren
      • Sicherheit (das ist ebenfalls ein eigenes Universum, das in Umfang und Anforderungen der Planung der reinen Netzwerk-Infrastruktur nicht nachsteht und manchmal sogar übertrifft)
      • Energieversorgung
      • die Liste könnte noch weiter fortgesetzt werden

      Die Planung und der Aufbau eines Unternehmensnetzwerks sind in der Tat eine komplexe Aufgabe, die viel Zeit und Ressourcen erfordert.

      Ich hoffe jedoch, dass Ihnen mein Artikel hilft, die Grundlagen zu verstehen und diese Herausforderung anzugehen.

      Dies ist bei weitem nicht der letzte Artikel über Extreme Networks, also bleiben Sie dran für Updates (Telegram, Facebook, VK, TS Solution Blog)!

Quelle: habr.com