3. Entwurf des Unternehmensnetzwerks auf Extreme-Switches

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

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

• den modularen Ansatz für das Entwerfen von Unternehmensnetzwerken zu beschreiben,
• die Arten des Aufbaus eines der wichtigsten Module des Unternehmensnetzwerks — dem Backbone-Netz (ip-campus) — zu betrachten,
• die Vor- und Nachteile der Varianten zur Redundanz kritischer Netzwerk-Es zu beschreiben,
• an einem abstrahierten Beispiel ein kleines Unternehmensnetzwerk zu planen/zu modernisieren,
• Extreme-Switches für das geplante Netzwerk auszuwählen,
• mit Fasern und IP-Adressierung zu arbeiten.

Dieser Artikel wird vor allem für Netzwerk-Ingenieure und Netzwerkadministratoren von Unternehmen interessant sein, die gerade ihren Weg als Netzwerker beginnen, und weniger für erfahrene Ingenieure, die viele Jahre in Telekommunikationsunternehmen oder in großen Unternehmen mit geografisch verteilten Netzwerken gearbeitet haben.

In jedem Fall bitte ich die Interessierten, weiterzulesen.

Modularer Ansatz für das Netzdesign

Ich beginne meinen Artikel mit einem ziemlich beliebten modularen Ansatz beim Entwerfen von Netzwerken, der es ermöglicht, das Puzzle aus Netzwerkstücken zu einem vollständigen Bild zusammenzufügen.

Zuerst etwas Abstraktion — ich stelle mir diesen Ansatz sehr oft wie ein Zoom auf geografischen Karten vor, wobei im ersten Ansatz das Land sichtbar ist, im zweiten die Regionen, im dritten die Städte usw.

Als Beispiel betrachten wir folgendes Beispiel:

• 1. Ansatz — das gesamte Unternehmensnetzwerk stellt sich als eine Reihe verschiedener Ebenen dar:
  • Backbone-Netz oder Campus
  • Grenzebene
  • Betriebsanbieter-Ebene
  • Abgelegene Zonen

• 2. Ansatz — jede dieser Ebenen wird in separate Module unterteilt
  • Das Backbone-Netz oder Campus besteht aus:
    • einem 3- oder 2-stufigen Modul, das das Unternehmensnetzwerk und seine Ebenen — Zugang, Verteilung und/oder Kern — beschreibt,
    • einem Modul, das das Rechenzentrum — den Datenverarbeitungszentrum (praktisch den Serverteil der Infrastruktur) — beschreibt,

  • die Grenzebene besteht ihrerseits aus:
    • einem Modul für die Internetverbindung,
    • einem WAN- und MAN-Modul, das für die Verbindung geografisch verteilter Unternehmensobjekte zuständig ist,
    • einem Modul zur Erstellung von VPN-Tunneln und Remote-Access-Zugängen.
    • Oft kommen bei vielen kleinen Unternehmen mehrere dieser Module oder sogar alle in einem kompaktiert vor.

  • Anbieter-Ebene:
    • In dieser Ebene befinden sich Verbindungen „in die Außenwelt“ – dunkle Glasfasern (Miete von Fasern bei Betreibern), Kommunikationskanäle (Ethernet, G.703 usw.), Internetzugang.

  • Fernzugriffsebene:
    • In der Regel handelt es sich dabei um Zweigstellen des Unternehmens, die innerhalb einer Stadt, Region, eines Landes oder sogar von Kontinenten verteilt sind.
    • Auch in diesen Bereich kann ein Backup-Rechenzentrum fallen, das die Arbeit des Hauptzentrums dupliziert.
    • Und natürlich auch, zunehmend populär, – Teleworker (entfernte Arbeitsplätze).

• Dritte Annäherung – jeder der Module wird in kleinere Module oder Ebenen unterteilt. Zum Beispiel in Campus-Netzen:
  • Das dreistufige Netzwerk unterteilt sich in:
    • Zugangsebene
    • Verteilungsebene
    • Kernebene

  • In komplexeren Fällen kann ein Rechenzentrum unterteilt werden in:
    • zweistufige oder dreistufige Netzwerke
    • Serverteil

  Alles oben Beschriebene werde ich in der folgenden vereinfachten Darstellung darstellen:

  
  
  Wie aus der obigen Abbildung ersichtlich ist, hilft der modulare Ansatz, das Gesamtbild in einzelne Elemente zu detaillieren und zu strukturieren, mit denen man später arbeiten kann.

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

  Arten von IP-CAMPUS-Netzwerken

  Während meiner Zeit bei einem Anbieter und insbesondere später als Integrator bin ich auf unterschiedliche "Reife" der Netzwerke der Kunden gestoßen. Der Begriff Reife ist nicht zufällig gewählt, da es häufig Fälle gibt, in denen die Netzwerkstruktur mit der Expansion des Unternehmens wächst, was grundsätzlich nachvollziehbar ist.

  In einem kleinen Unternehmen, das sich in einem einzigen Gebäude befindet, kann das Unternehmensnetzwerk nur aus einem Border-Router bestehen, der die Rolle einer Firewall übernimmt, mehreren Zugangsswitches und ein oder zwei Servern.

  Ich nenne ein solches Netzwerk für mich "einstufiges" Netzwerk – es gibt absolut keine offensichtliche Kernebene, die Verteilungsebene ist auf den Border-Router (mit Firewall-, VPN- und möglicherweise Proxy-Funktionen) verschoben, und die Zugangsswitches bedienen sowohl die Computer der Mitarbeiter als auch die Server.

  
  
  Im Falle eines Unternehmenswachstums – einer Zunahme der Mitarbeiterzahl, der Dienste und der Server – muss man oft:

  • die Anzahl der Switches im Netzwerk und der Zugangsports erhöhen
  • die Serverressourcen erhöhen
  • sich mit Broadcast-Domains auseinandersetzen – Netzwerk-Segmentierung und Routing zwischen Segmenten implementieren
  • Störungen im Netzwerk bekämpfen, die zu Ausfallzeiten bei den Mitarbeitern führen, da dies zusätzliche finanzielle Kosten für die Unternehmensführung mit sich bringt (der Mitarbeiter steht still, das Gehalt wird gezahlt, aber die Arbeit wird nicht erledigt)
  • bei der Bekämpfung von Störungen über die Redundanz kritischer Netzwerkkomponenten nachdenken – Router, Switches, Server und Dienste
  • die Sicherheitsrichtlinien verschärfen, da sich kommerzielle Risiken ergeben können und wiederum – für einen stabileren Betrieb des Netzwerks

  All dies führt dazu, dass der Ingenieur (Netzwerkadministrator) früher oder später über die richtige Netzwerkkonzeption nachdenkt und zu einem zweistufigen Modell gelangt.

  Dieses Modell hebt deutlich zwei Ebenen hervor – die Zugangsebene und die Verteilungsebene, die gleichzeitig die Kern-Ebene (collapsed-core) ist.

  Die kombinierte Verteilungs- und Kernebene erfüllt folgende Funktionen:

  • sie aggregiert die Links von den Zugangsswitches
  • führt die Segmentierung des Netzwerks ein – da es so viele Benutzer und Geräte gibt, die nicht in ein /24-Netz passen, und wenn sie es tun, verursachen Broadcast-Stürme ständig Störungen (insbesondere wenn Benutzer helfen, indem sie Schleifen erzeugen)
  • stellt die Verbindung zwischen benachbarten Segmenten von Switches (über schnellere Verbindungen) sicher
  • stellt die Verbindung zwischen Benutzern und ihren Geräten sowie dem Serverfarm her, die zu diesem Zeitpunkt ebenfalls in ein separates Netzwerksegment – Rechenzentrum – выделяется.
  • beginnt zusammen mit den Zugangsswitches, in gewissem Maße, Sicherheitsrichtlinien zu gewährleisten, die zu diesem Zeitpunkt im Unternehmen aufkommen. Das Unternehmen wächst, die kommerziellen Risiken wachsen ebenfalls (hierunter verstehe ich nicht nur Regelungen zur Geschäftsgeheimhaltung, Zugangspolitiken usw., sondern auch grundlegende Ausfallzeiten im Netzwerk und bei den Mitarbeitern).

  Somit wächst das Netzwerk früher oder später zu einem zweistufigen Modell an:

  
  
  In diesem Modell gibt es besondere Anforderungen sowohl an die Access-Switches, die die Links von Benutzern und Netzwerkgeräten (Drucker, Access Points, VoIP-Geräte, IP-Telefone, IP-Kameras usw.) aggregieren, als auch an die Verteilungs- und Kernswitches.

  Access-Switches müssen intelligenter und funktioneller sein, um den Anforderungen an Leistung, Sicherheit und Flexibilität des Netzwerks gerecht zu werden, und sie müssen:

  • verschiedene Arten von Zugangs- und Backbone-Ports haben — idealerweise mit der Möglichkeit zur Skalierung sowohl des Datenverkehrs als auch der Anzahl der Ports
  • über ausreichende Switching-Kapazität und Bandbreite verfügen
  • über die erforderlichen Sicherheitsfunktionen verfügen, die mit der aktuellen Sicherheitsrichtlinie übereinstimmen (und idealerweise auch mit zukünftigen Anforderungen umgehen können)
  • die Möglichkeit bieten, schwer zugängliche Netzwerkgeräte mit der Möglichkeit zur remote Neustartversorgung (PoE, PoE+) mit Strom zu versorgen
  • die Möglichkeit bieten, die eigene Stromversorgung zu reservieren, um dies dort zu nutzen, wo es notwendig ist
  • möglichst weiteres Wachstumspotenzial für Funktionen haben — ein häufiges Beispiel ist, dass ein Access-Switch im Laufe der Zeit zu einem Verteilungsswitch wird

  An Verteilungsswitches werden ebenfalls entsprechende Anforderungen gestellt:

  • sowohl hinsichtlich der Backbone-Abwärtsports in Richtung Access-Switches als auch in Richtung Peer-Interfaces benachbarter Verteilungsswitches (und später möglicher Uplink-Interfaces in Richtung Kern)
  • hinsichtlich der L2- und L3-Funktionen
  • hinsichtlich der Sicherheitsfunktionen
  • hinsichtlich der Gewährleistung von Fehlertoleranz (Redundanz, Clusterbildung und Redundanz der Stromversorgung)
  • hinsichtlich der Gewährleistung von Flexibilität bei der Verkehrsverteilung
  • möglichst weiteres Wachstumspotenzial für Funktionen haben (die Transformation eines Aggregation gerätes im Laufe der Zeit in einen Kern)
  • In einigen Fällen kann es sinnvoll sein, PoE, PoE+-Ports an Verteilungsswitches zu verwenden.

  Mehr ist besser: Wenn die Unternehmensführung eine Politik des aktiven Wachstums und der Entwicklung verfolgt, wird sich das Netzwerk auch weiterhin entwickeln – das Unternehmen kann beginnen, benachbarte Gebäude zu mieten, eigene Gebäude zu errichten oder kleinere Konkurrenten aufzukaufen, wodurch die Anzahl der Arbeitsplätze für die Mitarbeiter steigt. Gleichzeitig erfolgt auch das Wachstum des Netzwerks, was Folgendes erfordert:

  • Bereitstellung von Arbeitsplätzen für Mitarbeiter – neue Zugriffsswitches mit Zugangports sind erforderlich
  • Vorhandensein neuer Verteilungsswitches zur Aggregation von Links von den Zugriffsswitches
  • Aufbau neuer sowie Modernisierung bestehender Kommunikationsleitungen

  Als Folge steigt das Datenaufkommen aus folgenden Gründen:

  • wegen der Zunahme von Zugriffports und entsprechend der Nutzer des Netzwerks
  • wegen des Anstiegs des Datenverkehrs angrenzender Teilsysteme, die das Unternehmensnetzwerk als Transportmittel wählen – Telefonie, Sicherheit, Ingenieurssysteme usw.
  • wegen der Einführung zusätzlicher Dienste – mit dem Wachstum des Personals entstehen neue Abteilungen, die bestimmte Software benötigen
  • die Rechenleistung des Rechenzentrums wächst, um den Anforderungen der Infrastruktur und Anwendungen gerecht zu werden
  • die Sicherheitsanforderungen an das Netzwerk und die Informationen steigen – die berühmte CIA-Dreiergruppe (Spaß), wenn wir es ernst meinen, dann CIA – Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit:
    • In diesem Zusammenhang steigen die zusätzlichen Anforderungen hinsichtlich der Ausfallsicherheit und Redundanz an kritische Netzwerkebenen – Verteilung und Rechenzentrum
    • erneut steigt der Datenverkehr aufgrund der Einführung neuer Sicherheitsysteme – beispielsweise RKI usw.

  Früher oder später wird das Wachstum von Datenverkehr, Diensten und Nutzern zur Notwendigkeit führen, eine zusätzliche Netzwerkschicht einzuführen – das Kernnetz, das eine Hochgeschwindigkeits-Schaltung/Routing von Paketen unter Verwendung hochleistungsfähiger Verbindungen durchführen wird.

  Zu diesem Zeitpunkt kann das Unternehmen auf ein 3-Ebenen-Netzwerkmodell umsteigen:

  
  
  Wie im obigen Bild zu sehen ist, umfasst ein solches Netzwerk eine Kernschicht, die hochgeschwindigkeits Links von Verteilungsswitches aggregiert. Daher werden auch an die Kernswitches Anforderungen hinsichtlich:

  • der Bandbreite der Schnittstellen – 1GE, 2.5GE, 10GE, 40GE, 100GE
  • Switching-Kapazität und Weiterleitungsleistung des Switches
  • Schnittstellentypen – 1000BASE-T, SFP, SFP+, QSFP, QSFP+
  • Anzahl und Arten von Schnittstellen
  • Redundanzmöglichkeiten (Stacking, Clustering, Redundanz von Managementkarten (relevant für modulare Switches), Stromversorgung Redundanz usw.)
  • Funktionalität

  Auf dieser Netzwerkebene ist eine technische Modifikation definitiv notwendig:

  • Redundanz von Knoten und Verbindungen im Kern (sehr, sehr, sehr wünschenswert)
  • Redundanz von Knoten und Links in der Verteilungsebene (je nach Kritikalität)
  • Redundanz von Verbindungslinien zwischen Zugangsswitches und Verteiler-Ebenen (nach Bedarf)
  • Einführung von Protokollen für dynamisches Routing
  • Lastenverteilung sowohl im Kern als auch in den Verteilungs- und Zugangsebenen (bei Bedarf)
  • Implementierung zusätzlicher Dienste – sowohl Transport- als auch Sicherheitsdienste (bei Bedarf)

  sowie rechtliche Vorgaben, die die Netzwerk-Sicherheitsrichtlinie des Unternehmens definieren, welche die allgemeine Sicherheitsrichtlinie ergänzt in Bezug auf:

  • Anforderungen an die Implementierung und Konfiguration bestimmter Sicherheitsfunktionen auf Zugangsswitches und Verteilungsswitches
  • Zugriffs-, Überwachungs- und Managementanforderungen für die Netzwerkausrüstung (Protokolle für Fernzugriff, zulässige Segmente im Netzwerkmanagement, Protokollierungseinstellungen usw.)
  • Anforderungen an die Redundanz
  • Anforderungen zur Bildung eines minimal erforderlichen ZI-Pakets

  In diesem Abschnitt habe ich die Entwicklung des Netzwerks und des Unternehmens von mehreren Switches und ein paar Dutzend Mitarbeitern zu mehreren Dutzend (vielleicht sogar Hunderten von Switches) und mehreren Hundert (wenn nicht Tausenden) von nur denjenigen Mitarbeitern, die direkt im Netzwerk des Unternehmens arbeiten, kurz beschrieben (es gibt schließlich auch noch Produktionsabteilungen und Ingenieurnetzwerke).
  Es ist klar, dass eine solche "wunderbare" und schnelle Entwicklung des Unternehmens in der Realität nicht erfolgt.
  In der Regel vergehen Jahre, bis ein Unternehmen und ein Netzwerk von ihrer anfänglichen Stufe 1 auf die von mir beschriebene Stufe 3 gewachsen sind.

  Warum schreibe ich all diese plakativen Wahrheiten? Weil ich hier einen Begriff wie ROI – Return on Investment (Rendite/Amortisation von Investitionen) erwähnen möchte und die Seite betrachten will, die direkt die Auswahl von Netzwerkausrüstung betrifft.

  Bei der Auswahl der Hardware wählen Netzwerkingenieure und ihre Vorgesetzten häufig Geräte basierend auf zwei Faktoren – dem aktuellen Preis der Hardware und der minimalen technischen Funktionalität, die derzeit für die Lösung einer spezifischen Aufgabe oder von Aufgaben erforderlich ist (zur Beschaffung von Hardware für die Redundanz werde ich im Folgenden berichten).

  Dabei werden selten die Möglichkeiten des zukünftigen „Wachstums“ der Hardware berücksichtigt. Wenn die Situation entsteht, in der die Hardware ihre Funktionalität oder Leistung erschöpft hat, wird in der Folge leistungsstärkere und funktionale Hardware erworben, während die alte entweder ins Lager gegeben oder irgendwo im Netzwerk abgestellt wird nach dem Prinzip „damit es steht“ (diese Vorgehensweise trägt übrigens auch zur Entstehung eines großen Zoos an Hardware und zur Anschaffung einer Vielzahl von Informationssystemen bei, die damit arbeiten).

  Somit ist anstelle des Kaufs eines Teils der Lizenzen für zusätzliche Funktionalität und Leistung, die viel günstiger sind als neue leistungsstärkere Hardware, oftmals der Kauf neuer Geräte erforderlich, was zu folgenden Mehrkosten führt:

  • Das Netzwerk wächst oft langsam, und die Erweiterung der Funktionalität oder Leistung des Switches in Ihrem Netzwerk könnte noch lange ausreichen.
  • Es ist kein Geheimnis, dass die Hardware ausländischer Anbieter an ausländische Währungen (Dollar oder Euro) gebunden ist. Um ehrlich zu sein – der Anstieg des Dollars oder Euro (oder die zeitweilige Mini-Abwertung des Rubels, je nach Betrachtungsweise) führt dazu, dass Dollar vor zehn Jahren und Dollar heute aus Sicht des Rubels völlig unterschiedliche Dinge sind.

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

  Somit halten sich viele Anbieter (nicht nur Extreme) an das Prinzip „pay-as-you-grow“, indem sie in die Hardware eine Vielzahl von Funktionalitäten und Möglichkeiten zur Leistungssteigerung der Schnittstellen integrieren, die später durch den Kauf zusätzlicher Lizenzen aktiviert werden. Außerdem bieten sie modulare Switches mit einer breiten Palette von Schnittstellen- und Prozessorkarten sowie die Möglichkeit zur sukzessiven Erweiterung sowohl ihrer Anzahl als auch ihrer Leistung an.

  Reservierung kritischer Knoten

  In diesem Abschnitt des Artikels möchte ich die grundlegenden Prinzipien der Reservierung wichtiger Netzwerkkomponenten wie Kern-Switches, Rechenzentren oder Verteilung kurz beschreiben. Lassen Sie uns mit einer Betrachtung der allgemeinen Arten von Reservierung beginnen — dem Stacking und der Clusterbildung.

  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 hervorgeht, hat das Stacking in dieser Hinsicht einen Vorteil, da der Stack aus mehreren Switches als ein Switch mit einer größeren Anzahl von Ports betrachtet wird. Statt beispielsweise 8 verschiedene Switches bei der Clusterbildung zu verwalten, können Sie beim Stacking nur einen verwalten.
  • Entfernung — gegenwärtig ist der Vorteil der Clusterbildung nicht so klar, da neue Technologien für das Stacking von Switches über Stacking-Ports oder Dual-Ports (z.B. SummitStack-V von Extreme, VSS von Cisco usw.) entstanden sind, die auch von den Transceiver-Typen abhängen. Hier wird der Vorteil auf die Clusterbildung gelegt, da beim Stacking Optionen bestehen, bei denen Standard-Stacking-Ports verwendet werden müssen, die oft mit speziellen Kabeln begrenzter Länge — 0,5, 1, 1,5, 3 oder 5 Meter — verbunden werden.
  • Software-Update — hier sehen wir, dass die Clusterbildung beim Stacking im Vorteil ist, da bei einem Software-Update der Geräteversion beim Stacking die Software auf dem Master-Switch aktualisiert wird, der danach die Rolle übernimmt, die neue Software auf den Standby-Ports des Stacks zu platzieren. Einerseits erleichtert dies Ihre Arbeit, jedoch erfordert ein Software-Update oft einen Hardware-Neustart, was zu einem Neustart des gesamten Stacks und somit zu einem Unterbruch seiner Funktion und aller auf ihn angewiesenen Services für die Dauer = Neustartzeit führt. Dies ist normalerweise sehr kritisch für Kernbereiche und Rechenzentren. Bei der Clusterbildung haben Sie zwei voneinander unabhängige Geräte, bei denen Sie die Software nacheinander aktualisieren können. Dabei können Unterbrechungen bei den Services vermieden werden.
  • Konfiguration der Einstellungen — hier liegt der Vorteil natürlich im Stacking, da Sie im Falle der Verwaltung die Einstellungen nur für ein Gerät und seine Konfigurationsdatei anpassen müssen. Bei der Clusterbildung hingegen wird die Anzahl der Konfigurationsdateien der Anzahl der Clusterknoten entsprechen.
  • Fehlertoleranz — hier sind beide Technologien ungefähr gleich, aber es gibt dennoch einen kleinen Vorteil für die Clusterbildung. Der Grund dafür liegt darin, dass wir, wenn wir den Stack aus der Sicht der ausgeführten Prozesse und Protokolle betrachten, folgendes sehen:
    • es gibt einen Master-Switch, auf dem alle Hauptprozesse und Protokolle (z. B. das Protokoll für dynamisches Routing — OSPF) laufen
    • es gibt die anderen Slave-Switches, auf denen die Hauptprozesse laufen, die für den Betrieb im Stack und die Bearbeitung des durch sie fließenden Verkehrs erforderlich sind
    • Wenn der Master-Switch ausfällt, erkennt der nächste priorisierte Slave-Switch den Ausfall des Masters
    • er initiiert sich selbst als Master und startet alle Prozesse, die auf dem Master liefen (einschließlich des von uns beobachteten Protokolls OSPF)
    • nach einer kurzen Zeit des Startens der Prozesse (gewöhnlich sehr kurz) beginnt bereits das Protokoll OSPF zu arbeiten
    • Somit wird OSPF bei einem Ausfall eines Knotens in der Clusterbildung ein wenig schneller reagieren als beim Stacking (bezogen auf die Zeit, die zur Ausführung und Initialisierung der Prozesse und Protokolle auf dem Slave-Switch des Stacks erforderlich ist). Allerdings muss ich anmerken, dass moderne Stacking-Protokolle und Switches sehr schnell arbeiten; oft dauert die Unterbrechung des Verkehrs beim Umschalten des Stacks weniger als eine Sekunde, aber nominal gewinnt die Clusterbildung bei diesem Parameter.

  • Schwierigkeit — wie aus der Tabelle ersichtlich, gewinnt das Stacking in Bezug auf die Komplexität. Dies ist eine direkte Folge der Punkte „Verwaltung“ und „Konfigurationseinstellungen“. Ein einzelner Knoten benötigt viel weniger Zeit für Konfiguration und Verwaltung. Außerdem muss bei der Clusterbildung oft zusätzliche Routing-Protokolle oder Backup-Gateway-Protokolle wie VRRP, HSRP usw. konfiguriert werden.
  • Austausch von Knoten — hier liegt ein klarer Vorteil im Stacking. Sehr oft ist es notwendig, nach dem Austausch eines Switches im Stack die minimal erforderlichen Einstellungen an der Hardware vorzunehmen, zum Beispiel:
    • die Firmware des neuen Switches auf die Version der Stack-Firmware zu aktualisieren (dies kann sofort beim Eintreffen der Switches im ZI erfolgen)
    • einige grundlegende Befehle für das Stacking zu konfigurieren (und bei bestimmten Switch-Modellen kann sogar das entbehrlich sein)
    • den defekten Switch aus dem Stack zu entfernen und einen neuen anzuschließen
    • die Stromversorgung und Patchkabel anzuschließen

  • Elastizität — betrachte ich als eines der Hauptkriterien. Insgesamt ist Elastizität eine komplexe Eigenschaft, die bedeutet, dass sich etwas unter Belastung verändert und nach Wegfall dieser zurück zu seinem ursprünglichen Zustandkehrt. Paradoxerweise wird sie für das Clustering sogar höher sein, selbst wenn die Eigenschaften im Verhältnis 4:3 zugunsten des Stacking sprechen. Das liegt am menschlichen Faktor. Ja, ja, wundern Sie sich nicht — in der Stärke solcher Stacking-Parameter wie einheitliche Verwaltung, Konfigurationseinstellungen und reduzierte Komplexität liegt die Schwäche des Stackings, wenn der menschliche Faktor ins Spiel kommt.

  In meiner IT-Arbeit bin ich oft auf Situationen gestoßen (ja, genug der Selbstkritik, ich selbst bin an denselben Fehlern gescheitert, besonders am Anfang), bei denen Ingenieure bei der Stack-Konfiguration einen Befehl falsch eingegeben oder eine Funktion an der Hardware ein- oder ausgeschaltet haben, was zu einem Ausfall des gesamten Stacks und dessen manueller Neustart führte. Besonders erwähnenswert sind die Liebhaber der Putty-Anwendung für Windows (oh, dieses Kopieren mit der rechten Maustaste).

  Tatsächlich sind beide Technologien recht gut (besonders im Vergleich zu fehlender Redundanz) und jede hat ihre eigenen Stärken und Schwächen, aber für den Kernbereich und für stark belastete Rechenzentren würde ich trotzdem das Clustering bevorzugen.

  Obwohl das nur meine Meinung ist. Viele professionelle Ingenieure, die schon viele Jahre auf professioneller Ebene Netzwerke unterstützen, können beide Technologien gleichermaßen nutzen — es hängt alles von der Erfahrung und Qualifikation ab.

  Neben der Technologie der Stacking und der Redundanz von Netzwerkknoten gibt es auch allgemeine Prinzipien zur Redundanz von Teilen des Netzwerkknotens selbst und der Verbindungen zwischen den Knoten:

  Unter der Redundanz innerhalb des Netzwerkknotens verstehe ich:

  • Redundanz der Stromversorgung — die Installation von 2 redundanten Netzteilen (idealerweise sollte eines an die erste Kategorie der Stromversorgung angeschlossen sein) kann Ihnen das Leben erheblich erleichtern.
  • Redundanz der Steuerplatinen — bezieht sich in erster Linie auf modulare Switches, bei denen vorgesehen ist, mehrere redundante Steuerplatinen anzuschließen.
  • Redundanz der Schnittstellenkarten — bezieht sich ebenfalls größtenteils auf modulare Switches.

  Unter der Redundanz von Verbindungen/Links versteht man hauptsächlich das Vorhandensein redundanter Kabelstrecken (oder Funkverbindungen im Falle von offenen Räumen) mit:

  • Verteilung auf verschiedene Kabelschächte und Kanäle innerhalb des Gebäudes
  • geografischer Verteilung über das Gebiet auf der Ebene von 2 und mehr Gebäuden, Städten, Regionen oder Ländern (sogenannte volumetrische Ringe)

  Bei der Einrichtung von redundanten Kommunikationslinks müssen bestimmte Empfehlungen für die Hardware beachtet werden:

  • Im Falle der Redundanz der Schnittstellenkarten eines modularen Switches oder bei Vorliegen eines Stacks müssen die Links zwischen den Einheiten – Schnittstellenkarten bei modularen Switches und Switches im Falle eines Stacks – verteilt werden.
  • Es ist wünschenswert, Aggregationsprotokolle (LACP, MLT, PAgP usw.) zur Bündelung der Links in Gruppen und zur Lastverteilung zwischen ihnen zu verwenden.
  • Router zu verwenden, die ECMP-Protokolle (Equal-Cost-Multi-Path) unterstützen – wenn beim Transport mehrerer Pakete über einen einzelnen Pfad diese Pakete nicht über einen einzigen besten Pfad (und Schnittstelle) laufen, sondern auf mehrere beste Pfade (und mehrere Schnittstellen) verteilt werden, die anhand der Gleichheit von Routingmetriken bestimmt werden, die wiederum für die Füllung der finalen Routingtabelle verantwortlich ist.

  Und jetzt, wie versprochen, werde ich einen realen Fall aus meiner Praxis und ein Prinzip der Einsparung bei der Redundanz kritischer Knoten beschreiben, der vor einigen Jahren stattfand:

  • In einem Unternehmen, das ich X nenne, gab es ein standardmäßiges dreistufiges Netzwerkmodell:
    • mit mehreren Kernen
    • einigen Dutzend Aggregationen
    • mehreren tausend Zugriffs-Switches
    • mehreren zehntausend Benutzern

  • das Netzwerk war recht komplex aufgebaut:
    • mit einer Vielzahl dynamischer Routing-Protokolle und Protokollen — OSPF, MP-BGP, MPLS, PIM, IGMP, IPv6 usw.
    • viele Dienste — Internetzugang, L2- und L3-VPN, VoIP, IPTV, dedizierte Linien usw.

  • aber es gab einen Engpass im Netzwerk — den Grenzrouter, der die Funktionen des BGP-Borders vereinte und einige Benutzer-Dienste terminierte
  • ja, er kostete wie ein Flugzeugflügel (ein paar Millionen Rubel)
  • ja, zu diesem Zeitpunkt war er eines der besten Geräte in der Reihe des renommiertesten Netzwerk-Anbieters
  • ja, er sollte sehr zuverlässig sein — mit hervorragendem MTBF-Wert
  • ja, er hatte 4 Netzteile, die in einer 2x2-Konfiguration zusammengeschaltet waren und an verschiedene USV-Anlagen und Einspeisungen angeschlossen waren.

  Aber das änderte nichts an der Tatsache, dass er einen einzelnen Ausfallpunkt im Netzwerk darstellte.

  Und an einem, für mich und meine Kollegen alles andere als schönen Tag, gab dieser Router seinen Geist auf (später stellte sich heraus, dass ein Problem mit der Stromversorgung über die USV aufgetreten war, das dazu führte, dass gleichzeitig 2 Netzteile ausfielen und dabei eines der Netzteile die RP-Karte des Routers und die Schnittstellenkarte, die mit dem gemeinsamen Datenspeicher des Geräts verbunden waren, zerstörte).

  Wir hatten keine Ersatzkarten — RP und Schnittstellenkarte, aber wir hatten einen Vertrag zur Ausrüstungsersetzung oder deren Komponenten mit einem der Partner im NBD-Schema.

  Leider hatte der Partner zu diesem Zeitpunkt nur die Schnittstellenkarte auf Lager, nicht aber die RP-Karte, die erst nach ein paar Tagen (nach 3 Tagen) eintraf.

  Infolgedessen führte das Vorhandensein eines einzelnen Ausfallpunkts im Netzwerk (selbst mit einem Unterstützungs- und Ausrüstungsersatzvertrag) zu folgenden finanziellen Ausgaben:

  • der Anteil der Dienste des Unternehmens, der auf diesen Border entfiel oder damit in Verbindung stand, betrug etwa 60-70%
  • wie später berechnet wurde, betrug der Tagesgewinn zu diesem Zeitpunkt etwa 900.000 Rubel (ungefähr)
  • damit wurde theoretisch innerhalb von 3 Tagen Ausfallzeit ein Gewinn von zwischen 1.620.000 Rubel und 1.890.000 Rubel verloren

  Natürlich waren die reinen Verluste geringer, da die Entschädigungen für den Großteil der Benutzer nicht in Geld, sondern in Form von Dienstleistungen zurückgegeben wurden, aber sie waren dennoch vorhanden:

  • ein Teil der Entschädigungen an Geschäftskunden
  • erhöhte Kosten für die Mitarbeiter des Unternehmens, die in den letzten 3-4 Tagen im Vollzug gearbeitet haben — Überstunden, Nachtdienste, Erhöhung der Schichten usw.
  • Rufschäden, was ebenfalls nicht unwichtig ist
  • und das Wichtigste — die Nerven sowohl der Führungskräfte als auch der Mitarbeiter sowie der Kunden

  Infolgedessen wurde die Unternehmenspolitik überarbeitet:

  • Vertrag über den Wechsel unter der Bedingung NBD wurde abgelehnt
  • einen normalen Servicevertrag beibehalten
  • einen redundanten Router im Wert von etwa 1 — 1,3 Millionen Rubel gekauft, um 90 % der Funktionalität des Hauptgerätes zu reservieren

  In Zukunft ermöglichte der Kauf zusätzlicher Hardware und die Reservierung des Hauptgerätes eine ausgewogene Lastverteilung zwischen ihnen für externe Verbindungen, Traffic und Benutzer und sorgte für eine Reserve an Stabilität bei zukünftigen Notfällen für das Unternehmen.

  Beispiel für die Gestaltung eines Unternehmensnetzwerks

  In diesem Teil des Artikels werde ich versuchen, die wichtigsten Punkte bei der Berechnung des Backbone-Netzes des Unternehmens darzulegen. Ich werde Sie nicht mit der gesamten PPDIOO-Methodik (Prepare-Planning-Design-Implement-Operate-Optimize) überladen, sondern nur die Hauptpunkte ansprechen:

  • Prepare/Vorbereitung — Sie müssen sich mit Ihrer Führung über die Ziele der Netzmodernisierung, die Sie erreichen möchten, einig werden — die Ausfallsicherheit erhöhen, neue Services oder Technologien einführen. Die Definition von Einschränkungen — sowohl technischen als auch organisatorischen, lasse ich hier weg, da ich davon ausgehe, dass Sie Mitarbeiter der Organisation sind und über ausreichend Zeit verfügen, um diese zu überwinden. Auf das Thema Budget komme ich weiter unten zurück.
  • Planning/Planung — hier müssen Sie eine vollständige Beschreibung Ihres aktuellen Netzwerks erstellen (falls Sie es noch nicht wissen), d.h. das Netzwerk so beschreiben, wie es momentan ist:
    • Anzahl und Typ der Geräte
    • Anzahl und Arten der Ports
    • vorhandene Kabeltrassen und Verkabelungsdiagramme innerhalb der Gebäude und zwischen ihnen
    • Stromversorgungsschemas
    • L2- und L3-Adressierung
    • Netzwerkpläne für Wi-Fi erstellen, die Zugangspunkte und Controller angeben
    • Ihre Serverfarm beschreiben
    • es ist wünschenswert, alle Ihre Dienste und deren Verbindungen zu beschreiben
    • falls Sie bereits in irgendeiner Form eine Netzsicherheitspolitik und eine Zugangskontrolle umgesetzt haben, berücksichtigen Sie dies unbedingt bei der Planung
    • Ich möchte gleich anmerken, dass der zweite Schritt im Grunde eine vollständige Inventarisierung des Netzwerks darstellt, beginnend mit der Kabelinfrastruktur und den Stromversorgungsschemata und endend mit den Diensten (Anwendungen und deren Ports). Dieser Schritt ist sehr, sehr arbeitsintensiv und manchmal sogar langweilig. Wenn Sie oder Ihr Vorgänger keine Dokumentation oder nicht einmal ein einfaches Überwachungssystem geführt haben, ist jetzt der beste Zeitpunkt, darüber nachzudenken. Netzwerke neigen dazu, sich im Laufe der Zeit mit einer gewissen Geschwindigkeit zu ändern, und nur die Führung aktueller Dokumentation oder eines Überwachungssystems kann Ihnen helfen, den Zustand des Netzwerks zu verfolgen und die Verwaltung zu erleichtern. Aber das gehört schon zum Schritt Operation.

  • Design/Проектирование — ausgestattet mit vollständigem Wissen über Ihr Netzwerk, das Sie im vorherigen Schritt gewonnen haben, setzen Sie sich endlich hin und denken darüber nach, wie Sie Ihr Netzwerk modernisieren können. Im Folgenden werde ich versuchen, ein kleines Beispiel für die Berechnung des Netzwerks zu demonstrieren.

  Ich habe mir eine kleine Liste mit den Ausgangsdaten zusammengestellt, die ich bei der Berechnung und dem Design des Backbone-Netzwerks verwenden werde.

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

  • es gibt ein ziemlich großes Unternehmen mit einer ungefähren Anzahl von Arbeitsplätzen von etwa 700-800 Stück (hier meine ich die Mitarbeiter, die einen Zugang zum Unternehmensnetzwerk benötigen)
  • es gibt mehrere eigenständige Gebäude auf dem Unternehmensgelände:
  • Hauptgebäude:
    • Anzahl der Gebäude — 2 Stück
    • Anzahl der Etagen im Gebäude — 7 Stück
    • Anzahl der Telekommunikationsschränke pro Etage in einem Gebäude — 3 (insgesamt 21) Stück
    • Anzahl der Mitarbeiter im Gebäude =~ 250 Personen

  • Zusätzliche Gebäude:
    • Anzahl der Gebäude — 10 Stück
    • Anzahl der Etagen im Gebäude/Werk — 2 Stück
    • Anzahl der Telekommunikationsschränke in einem Gebäude — 3 Stück
    • Anzahl der Mitarbeiter im Gebäude =~ 20 Personen

  • Der aktuelle Stand des Kernnetzes (übrigens eine sehr verbreitete Konfiguration, die ich in der einen oder anderen Form und Zusammensetzung der Ports bereits mehrfach gesehen habe) ist wie folgt:
    • mit 2 L2-Switches:
      • 1 Gbit-Ports vom Typ RJ-45 — 24 Stück
      • 1 Gbit SFP-Ports — 4 Stück
    • mit 1 L2-Switch:
      • 1 Gbit SFP-Ports — 24 Stück
    • Topologie des Kerns — Ring
    • Peer-to-Peer-Verbindungen zwischen den Switches sind mit Glasfasern verbunden
    • Die Switches befinden sich in kleinen Serverräumen mit Schränken
  • Aktuelles Verteilungsebenen:
    • ist mit der Kernnetzwerkniveau hinsichtlich der Aggregation von Links von Zugriffsswitches verbunden
    • Die L3-Adressierung wurde auf den grenzüberschreitenden Router und/oder die Firewall ausgelagert
  • Aktueller Zugangslevel:
    • L2-Switches mit 16 x 100 Mb RJ-45 Zugangsports und 2-Gigabit-Kombo-Uplink-Ports RJ-45/SFP
    • Die Switches befinden sich in Schränken auf den Etagen
    • Topologie der Zugriffsswitches:
      • Stern (hub-and-spoke) mit einem Kern-/Verteilungsswitch in der Mitte
      • Der Strahl/spoke stellt einen Zweig von Switches auf den Etagen dar – 3 Stück in einer Kette
    • Es gibt unmanaged Zugriffsswitches
    • Switches in 9 zusätzlichen Gehäusen sind über Medienkonverter (Konverter von optischen in elektrische Signale) angeschlossen
  • Aktuelle Kabelinfrastruktur:
    • Kabellösung zwischen den Gebäuden:
      • Es gibt ein Glasfaserkabel zwischen zwei Hauptgebäuden mit einer Kapazität von 8 Fasern
      • Es gibt jeweils ein Glasfaserkabel zwischen einem der zusätzlichen Gehäuse (wo der KerSwitch installiert ist) und jedem der Hauptgebäude mit jeweils 8 Fasern
      • Es gibt jeweils ein Glasfaserkabel zwischen den zusätzlichen Gehäusen und den Gehäusen mit installierten Kernswitches mit einer Kapazität von 4 Fasern (ihre Verteilung ist in der Abbildung unten dargestellt)
      • Fasertyp in allen Kabeln – Singlemode/SMF
      • Es werden 2-faserige Singlemode SFP-Transceiver verwendet
      • Einige Kabel enden an optischen Verteilern (ODF) in separaten Räumen (Verteiler-/Serverräume), während andere Kabel in den ETB (Etagenverteiler) enden

    • Kabellösung innerhalb der Gebäude:
      • Es gibt eine gemischte Kabelstruktur zwischen den Serverräumen und den ersten Schränken auf den Etagen:
      • Kupferkabel Cat5e – 10 Stück (oder 100 Paar Kabel)
      • Multimode/MMF-Glasfaserkabel mit 4 oder 8 Fasern – 1 Stück
      • Multimode/MMF-Glasfaserkabel mit 4 Fasern zwischen den Etagenverteilern
      • Kupferkabel Cat5e zwischen den Etagenverteilern und den Zugriffspunkten
    • aktuelles Rechenzentrum:
      • Es gibt mehrere Server, zum Beispiel 6 Stück
      • sind mit 1-Gb-Ports in den Kernswitch im ersten Hauptgebäude eingebunden
      • alle Unternehmensanwendungen sind auf Servern ausgelagert
    • L2-Adressierung, L3 und Routing:
      • Im Netzwerk gibt es mehrere VLANs – 2-3 pro Gebäude
      • Server wurden in ein eigenes /24-Netzwerk ausgegliedert
      • für interne Zwecke werden graue Netzwerke der Klasse B im Bereich – 172.16.0.0/16 verwendet
      • L3-Adressen enden am Border-Router und/oder an der Firewall
      • statische Routing wird verwendet
    • zusätzliche Informationen:
      • Telefonie:
        • In den Gebäuden und einigen Baukörpern ist traditionelle Telefonie mit digitalen ISDN-Telefonanlagen der alten generation (nicht IP-Telefonanlagen) eingerichtet
        • es ist notwendig, die neuen Baukörper zu telefoniest, ohne hohe Kosten für die Verlegung teurer Kupferkabel mit spezifischer Kapazität und den Aufbau einer redundanten Verkabelung für die Telefonie innerhalb der Gebäude zu haben
        • Langfristig ist geplant, IP-Telefonie im gesamten Unternehmensbereich einzuführen, sie mit CRM-Systemen zu kombinieren und alle Mitarbeiter darauf umzustellen
      • Kapazität der Ports:
        • es ist notwendig, die aktuelle Kapazität der Backbone-Ports und der Zugangsport wieder zu analysieren und mindestens 25-30% für zukünftige Bedürfnisse zu reservieren
        • die Angemessenheit der aktuellen Bandbreite der Zugangsporte und der Backbone-Links zu überprüfen
        • PoE/PoE+-Ports für Geräte aus den benachbarten Systemen—Videoüberwachung und Telefonie vorsehen
      • Videoüberwachung:
        • es ist geplant, das Unternehmensnetzwerk als Transportnetz für das Videoüberwachungsnetz zu verwenden
        • es ist notwendig, PoE-Ports für die Überwachungskameras bereitzustellen
      • Drahtlose Systeme:
        • es ist geplant, in Zukunft eine drahtlose Infrastruktur für die Mobilität der Mitarbeiter einzuführen
        • es ist notwendig, PoE-Ports für Zugangspunkte bereitzustellen
      • Budget, Fristen und Anforderungen an die Ausrüstung:
        • maximal vorhandene Ausrüstung nutzen
        • bei der Planung des Netzwerks die Möglichkeit einbeziehen, die Bandbreite des Netzwerks für die kommenden N Jahre zu erweitern
        • bei der Planung des Netzwerks die Unterstützung aller möglichen Sicherheitsfunktionen einbeziehen — hier ist die Liste der Funktionen, angefangen bei Port-Sicherheit bis hin zur Authentifizierung und Autorisierung von Benutzern gemäß 802.1x.
        • soweit möglich kritische Netzwerkknoten von höchster Bedeutung – Kern und Rechenzentrum reservieren und die Möglichkeit der Reservierung weniger wichtiger Knoten – Verteilungsknoten vorsehen
        • das Budget des Projekts muss schrittweise Finanzierungen in mehreren Phasen vorsehen
        • die Höhe des Budgets — hier bestimmt jedes Unternehmen selbst, geleitet von seinen finanziellen Kennzahlen
        • Idealerweise gibt es hier keine klaren Fristen, da es sich um ein internes Projekt des Unternehmens handelt, das von seinen Mitarbeitern umgesetzt wird, oder die Fristen sind relativ komfortabel – zum Beispiel 1 Jahr (oder länger). Im ungünstigsten Fall könnte es zwischen 3 Monaten und einem halben Jahr liegen.
      • Aktuelle Probleme im Netzwerk beheben:
        • Paketverluste
        • Probleme mit DHCP auf mehr oder weniger intelligenten Zugangsswitches, die mit der Verwendung des STP-Protokollfamilie zur Bekämpfung von Schleifen an den Zugriffports zusammenhängen.
        • Die Präsenz eines DHCP-Servers in jedem VLAN der Mitarbeiter beseitigen
        • Entstehung von Switching-Schleifen, die mit dem unbefugten Anschluss von verwalteten/nicht verwalteten Switches in Büros und dem anschließenden Anschluss verschiedener Geräte verbunden sind
        • Die Liste kann weiter und weiter fortgesetzt werden...

      Der Schritt Planung – der Zustand Ihres aktuellen Netzwerks, wie ich bereits erwähnt habe, hängt von der Verfügbarkeit eines qualitativ hochwertigen Überwachungssystems und dem Grad seiner Dokumentation ab. In diesem Schritt müssen Sie:

      • mindestens das bestehende Netzwerk skizzieren für eine weitere Analyse
      • Daten von der Hardware sammeln:
        • Verkehr über die Trunk-Ports
        • Fehler an den Ports
        • CPU-Auslastung und Speicherverbrauch auf Switches und Routern
        • L2-L3-Schemata nach VLANs und IP-Adressen aufschreiben
      • Kabelstrecken-Schemata erstellen:
        • Glasfaserschemata und Patchkabel-Schemata
        • Schemata der Kupferkabelverteilungen zwischen Serverräumen und Etagen
        • Schemata der Kupferkabelverteilungen zwischen Etagen und Büros
        • Überprüfen Sie das Vorhandensein von Patchfeldern und Patchpanel in Serverräumen und Schränken
      • Überprüfen Sie die Elektroschemas in Serverräumen und Etagenmöbeln
      • Überprüfen Sie das Vorhandensein von USV und Batterien an kritischen Knoten
      • Alle Daten analysieren

      Leitend nach den Daten aus der Vorbereitungsphase habe ich ein ungefähres logisches Schema erstellt:

      
      
      Anschließend, gemäß dem modularen Ansatz, müssen die Ebenen und Module des Unternehmens differenziert werden:

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

      • Zugang – auf dieser Ebene sollte sichergestellt werden:
        • die erforderliche Anzahl von Ports für den Zugriff der Benutzer auf das Netzwerk
        • die Umsetzung von Sicherheitsrichtlinien – Filterung des Verkehrs und der Protokolle
        • Verringern von Broadcast-Domänen und Segmentierung des Netzwerks mithilfe von VLAN
        • Einführung separater VLAN für Sprachverkehr
        • Unterstützung von QoS
        • Unterstützung von PoE-Zugangsports
        • Unterstützung von IP-Multicast
        • Redundanz der aufsteigenden Verbindungslinien in Verbindung mit der Verteilungsebene (bevorzugt)
      • Verteilung — auf dieser Ebene sollte gewährleistet sein:
        • die erforderliche Anzahl von Ports zur Verbindung von Zugangsswitches
        • Aggregation und Redundanz der Zugangsswitches
        • IP-Routing
        • Pakete filtern
        • Unterstützung von QoS
        • Redundanz auf der Ebene der Verbindungen, der Hardware und der Stromversorgung (sehr wünschenswert)
      • Kern — sollte sicherstellen:
        • hohe Geschwindigkeit bei der Schaltung und Weiterleitung von Paketen
        • die erforderliche Anzahl von Ports zur Verbindung von Verteilungsswitches
        • Unterstützung von IP-Routing und dynamischen Routing-Protokollen mit schneller Netzwerk-Konvergenz
        • Unterstützung von QoS
        • Sicherheitsfunktionen zum Schutz des Zugangs zu Geräten und des Kontrollpfads
        • Redundanz auf der Ebene der Hardware und der Stromversorgung (obligatorisch)
      • Rechenzentrum — die Netzwerkebene dieses Moduls sollte sicherstellen:
        • Hochgeschwindigkeitskommunikationsverbindungen
        • die erforderliche Anzahl von Ports zur Verbindung von Servern
        • Redundanz der Kommunikationsverbindungen sowohl zwischen Servern und Rechenzentrum-Switches als auch zwischen den Rechenzentrum-Switches und dem Kernnetz (obligatorisch)
        • Redundanz der Hardware und der Stromversorgung (obligatorisch)
        • Unterstützung von QoS

      Nun müssen wir unsere Ports und Kommunikationsverbindungen zählen und die Anforderungen bestimmen.
      Zugangsebene — Portberechnungstabelle

      So haben wir die Daten zur Verteilung der Zugangsports nach Gebäuden erhalten. Nun ist es notwendig, die Anforderungen an die Zugangsebene und die Bemerkungen zu analysieren und Lösungsmöglichkeiten zu skizzieren.
      Zugangsebene — Anforderungen und Lösungsmöglichkeiten

      Nun zählen wir die Ports und Verbindungen für die folgenden Ebenen:

      Verteilungsebene

      Kern-Ebene

      Rechenzentrums-Ebene

      Bei der Berechnung erhielten wir Folgendes:

      • Zugangsebene — es sind 24- und 48-Port-Zugangsswitches erforderlich, vorzugsweise mit 1Gb Zugangsports und mit optischen Uplink-Ports SFP mit Unterstützung für PoE und umfangreicher Funktionalität:
        • insgesamt ergeben sie 504 Zugangsports, was im Wesentlichen die Anforderungen an Ersatzports abdeckt, wenn die Entscheidung getroffen wird, 2 Ports pro Arbeitsplatz zu verwenden — IP-Telefon und Datenport.
        • Es ist möglicherweise möglich, auf jeder Etage einen 48-Port-Switch mit PoE-Funktionalität zu nutzen, der Zugangsports für die Anforderungen bereitstellt:
          • Reservierung — ungefähr 102 zusätzliche Ports (22%) in den Hauptgebäuden. Für zusätzliche Gebäude etwas mehr — 25%.
          • Videoüberwachung
          • Drahtlosnetzwerk
      • Verteilungsebene — es werden Switches mit einer Anzahl von SFP-Ports von 12 bis 48 Ports benötigt, mit mindestens 2 SFP+-Ports, Möglichkeit zur Stapelung und erweiterten Funktionalitäten sowie redundanten Stromversorgungsblöcken.
      • Kernebene — es werden hochgeschwindigkeits-Switches mit 12 bis 24 SFP/SFP+-Ports benötigt, die sowohl Stapelung als auch Clusterunterstützung mit MC-LAG bieten. Es sollte beachtet werden, dass auch Routingmittel zur Lastenverteilung genutzt werden können. Die neuesten Generationen von L3-Switches und Routern unterstützen ECMP mit der Lastenverteilung über 4 und mehr Routen mit gleicher Metrik.
      • Rechenzentrumslevel — es werden Switches mit 8 bis 24 SFP/SFP+-Ports benötigt, die sowohl Stapelung als auch Clusterunterstützung mit MC-LAG bieten.

      Das endgültige Zielnetzwerk-Design sieht folgendermaßen aus solches

      Auswahl von Extreme-Switches zur Umsetzung des Projekts

      Nun sind wir beim Wesentlichen angekommen — dem Moment der Auswahl von Switches zur Umsetzung unseres Projekts. Für das entstandene Zielnetzwerk eignen sich folgende Extreme-Switches:

      Level
      Modell
      Ports
      Beschreibung

      Kernel
      x620-16x-Base *

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

      • Hochgeschwindigkeitslinks
      • Erweiterte Routing- und Sicherheitsfunktionen
      • Stromversorgungsredundanz mit zusätzlichen Netzteilen
      • Unterstützung für Stapelung und Clusterbildung

      Mit den minimalen Anforderungen eignet sich der Switch der Serie x620.
      Bei erhöhten Anforderungen an die Anzahl der Ports und breitere Funktionalitäten sollten die Switches der Serie x670-G2 in Betracht gezogen werden.

      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 die grundlegenden Bedürfnisse des Rechenzentrums:

      • Hochgeschwindigkeitslinks
      • Stromversorgungsredundanz mit zusätzlichen Netzteilen
      • Unterstützung für Stapelung und Clusterbildung

      Mit den minimalen Anforderungen eignet sich der Switch der Serie x620.
      Bei erhöhten Anforderungen an die Anzahl der Ports und breitere Funktionalitäten sollten die Switches der Serie x670-G2 und x590-24x-1q-2c in Betracht gezogen werden.

      Verteilung

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

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

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

      Für die grundlegenden Bedürfnisse der Verteilung:

      • notwendige Anzahl optischer Ports
      • Stromversorgungsredundanz mit zusätzlichen Netzteilen
      • Unterstützung für Stapelung und Clusterbildung
      • notwendiger L3-Funktionalität

      Die Switches der Serie x460-G2 sind ideal geeignet. Die Verfügbarkeit von redundanten Power-Management-Einheiten mit der Möglichkeit zur Erweiterung und Hinzufügung von 10G-, CX- (für das Stacken) und QSFP+-Ports macht sie zu idealen Switches für die Verteilungsebene mit Ports bis zu 1 Gb.

      Zugang

      X440-G2-24p-10GE4*

      X440-G2-24t-10GE4*

      X440-G2-48t-10GE4*

      X440-G2-48p-10GE4*

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

      Für Zugangsbedürfnisse:

      • die erforderliche Anzahl an Zugangports
      • Unterstützung von PoE/PoE+
      • Funktionalität und erweiterbare Ports
      • Ein zusätzlicher Bonuseffekt ist die Unterstützung des Stackings mit 10Gb-Ports "out of the box".

      Ich empfehle, auf diese Produktlinie zu achten, da sie in Bezug auf Ports, Leistung und Funktionalität sehr flexibel ist.

      * Die Spezifikation der ausgewählten Switches kann im ersten Artikel der Reihe eingesehen werden — Übersicht über Extreme-Switches

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

      • Arbeiten mit Kabelstrecken — Glasfaser und Kupferleitungen
      • IP-Adressen

      Arbeiten mit Glasfasern

      Oben habe ich das Zielschema angegeben, das erreicht werden muss. Für die Umsetzung sind die folgenden Verbindungen für die Geräte erforderlich:

      Anzahl der Verbindungen

      Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, beträgt die minimale Anzahl an erforderlichen Glasfasern für eine Ausfallsicherheit der Netzwerkebenen (Kernmodul, Rechenzentrum und Verteilung in zwei Gebäuden) 10 Stück.

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

      Ich werde einige Lösungen vorschlagen:

      • Der erste offensichtliche 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 ist, werden in jedem Kabel nur 2 von 8 Fasern verwendet). Dazu ist es ausreichend, optische Cross-Connects zwischen den Cross-Connects im Block 1 zu installieren und, falls erforderlich, SFP-Module mit einem optischen Budget-Überhang zu verwenden.
      • Der zweite Schritt besteht darin, die CWDM-Technologie zu verwenden – die Verdichtung von Trägerwellenlängen innerhalb eines einzigen Fibers. Diese Technologie ist viel günstiger als DWMD und relativ einfach zu implementieren. Im Wesentlichen werden Anforderungen an die Qualität der Glasfasern und SFP/SFP+-Transceiver bestimmter Längen und Budgets gestellt. Wie ich bereits im vorherigen Artikel erwähnt habe – die Möglichkeit für Switches, Transceiver von Drittanbietern zu erkennen, kann uns das Leben deutlich erleichtern und die Investitionskosten für den Bau zusätzlicher Glasfaserkabel senken.
      • Der dritte Schritt besteht darin, die Möglichkeit der Erhöhung der Fasern durch den Ausbau zusätzlicher Glasfaserkabel zu prüfen.

      Wir betrachten nun die Anzahl der Fasern zwischen den Gebäuden mit installierten Verteilungsswitches und zusätzlichen Gehäusen 2-10. Auch hier ist nicht alles so eindeutig:

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

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

      • Bereitstellung jedes Switchs mit SMF-Fasern:
        • Sofern der Abstand es zulässt, können zusätzliche lange Patchkabel zwischen den Switches gezogen werden. Zu einem früheren Zeitpunkt haben wir Patchkabel mit einer Länge von 30-50 m verwendet.
        • Verlegen eines relativ günstigen optischen SMF-Kabels mit geringer Kapazität zwischen den Schränken.
        • Im Extremfall verschiedene SMF-MMF-Wandler verwenden.
      • Um die verwendeten Fasern zwischen den Gebäuden zu minimieren, kann man:
        • Die Funktionalität des Stapelns von Zugangsswitches x440-G2 verwenden – dabei wird jeweils 1 SMF-Faser zu jedem Switch auf der Etage verwendet, was es erlaubt, anstelle von 6 Fasern und Ports 3 Fasern und einen Port auf jeder Seite zu verwenden.
        • Zwei Fasern für den Anschluss des ersten Switchs im Branch und des letzten verwenden. Links an den Rand-Switches aggregieren und STP-Protokolle im entstandenen Ring verwenden.

      IP-Adressierung

      Hier gebe ich eine beispielhafte Berechnung der Adressierung für unser Schema an.

      Derzeit haben wir mehrere B-Klassen-Netzwerke — 172.16.0.0/16. Bei der Berechnung des IP-Adressraums werde ich folgende Überlegungen anstellen:

      • 4 Bit des zweiten Oktetts werden die Gebäude kennzeichnen — 172.16.0.0/12.
      • Das dritte Oktett wird die Etagenzahl im Gebäude darstellen.
      • Das dritte Oktett = 255 wird für Point-to-Point-Verbindungen von Geräten und dem Management-Netzwerk reserviert.
      • Je 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 folgende Tabellen erstellt:
      Netzwerk 172.16.0.0/14
      Netzwerk 172.20.0.0/14

      In der obigen Tabelle habe ich eine ungefähre Zuordnung der Netzwerke zu Gebäuden und Etagen auf der einen Seite und zu Netzwerken (Benutzer, Verwaltung und services) auf der anderen Seite dargestellt.

      Eigentlich ist die Wahl des grauen Netzwerks 172.16.0.0/12 nicht optimal, da sie uns in der Anzahl der Netzwerke (von 16 auf 31) für die Gebäude einschränkt, und es gibt auch entfernte Büros, die ebenfalls Netzwerke benötigen. Eine wahrscheinlich bessere Option wäre die Nutzung von 10.0.0.0/8 Netzwerken oder die gemeinsame Nutzung von 172.16.0.0/12 Netzwerken (zum Beispiel für interne Bedürfnisse 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 aggregiertes Netzwerk auf den Verteilungsebenen sowie auf den Border-Routern in den entfernten Filialen einzuhalten. Dies geschieht aus mehreren Gründen:

      • Um die Routing-Tabellen auf den Routern zu minimieren
      • Um den Verwaltungsverkehr der Routing-Protokolle (in sämtlichen Update-Nachrichten, wenn eingebettete Subnetze nicht erreichbar sind) zu minimieren
      • Um die Verwaltung zu erleichtern und die Lesbarkeit der L3-Netze zu verbessern

      Obwohl man zu den ersten beiden Punkten anmerken sollte, dass die Leistungsfähigkeit moderner Router weit höher ist als die vor 15-20 Jahren und sie große Routing-Tabellen in ihrem Arbeitsspeicher halten können, hat sich auch das Verhältnis von Preis und Bandbreite der Kommunikationskanäle im Vergleich zu den Preisen der Hoch-Zeit der E1/T1-Leitungen (G.703) reduziert.

      Fazit

      Freunde, in diesem Artikel habe ich versucht, die grundlegenden Prinzipien des Designs von Campusnetzwerken so kurz wie möglich zu erläutern. Ja, es gibt ziemlich viel Material, und das, obwohl ich Themen wie folgende nicht angesprochen habe:

      • Organisation der Unternehmensgrenze (das ist eine eigene Geschichte mit eigenen Switches, Border-Routern, Firewalls, IPS/IDS-Systemen, DMZ, VPN und anderen Dingen)
      • Organisation von Wi-Fi-Netzwerken
      • Organisation von VoIP-Netzwerken
      • Organisation von Rechenzentren
      • Sicherheit (das ist ebenfalls eine eigene Welt, die in Umfang und Anforderungen dem Design einer reinen Netzwerkstruktur nicht nachsteht und manchmal sogar überlegen ist)
      • Energiewirtschaft
      • Die Liste kann unendlich fortgesetzt werden

      Tatsächlich ist das Design und der Aufbau eines Unternehmensnetzwerks eine recht anspruchsvolle Aufgabe, die viel Zeit und Ressourcen erfordert.

      Ich hoffe jedoch, dass mein Artikel Ihnen hilft, die Aufgabe zu bewerten und sich auf einem grundlegenden Niveau damit auseinanderzusetzen.

      Das ist bei weitem nicht der letzte Artikel über Extreme Networks, also halten Sie Ausschau nach Updates (Telegram, Facebook, VK, TS Solution Blog)!

Quelle: habr.com