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Design der Cloud-Netzwerkarchitektur

Was ist eine Cloud-Netzwerkarchitektur?

Netzwerkarchitektur ist der Entwurf eines Kommunikationsnetzes. Es umfasst das physische und logische Layout des Netzwerks, den Rahmen akzeptierter Standards und Spezifikationen von Elementen, Geräten, Diensten, Protokollen und Funktionen, Wachstums- und Änderungsannahmen sowie hochrangige Betriebsprinzipien und -verfahren.Moderne Netzwerke umfassen eine Vielzahl von Architektur- und Designprinzipien, die von einer Netzwerkorganisation verstanden und artikuliert werden müssen, um Best Practices aufrechtzuerhalten. Standardisierte Netzwerkprotokolle definieren, wie Netzwerkelemente interagieren, wobei das Netzwerkarchitekturdesign die Führung bei der Spezifikation der verwendeten Protokolle und der Verwendung dieser Cloud-Computing-Protokolle durch Netzwerkelemente übernimmt. Eine robuste Netzwerkarchitektur erleichtert die Funktionalität auf Systemebene sowie die Robustheit, Erweiterbarkeit und Entwicklungsfähigkeit angesichts von Änderungen bei Software- und Hardwarekomponenten, Anwendungsfunktionen, Implementierung von Sicherheitsmessungen und externen Umgebungen.

Cloud-Netzwerktopologie

Ein Diagramm wird häufig verwendet, um eine Netzwerkarchitektur darzustellen. Ein Topologiediagramm für ein Cloud-Netzwerk auf hoher Ebene zeigt beispielsweise, wie Netzwerkkomponenten wie Router, Switches, Carrier-Dienste, Internetkonnektivitätsdienste, Sicherheitsgeräte wie Firewalls sowie Endbenutzer-, Rechenzentrums- und Cloud-Ressourcen als allumfassendes Cloud-Architekturdesign miteinander verbunden sind. Ein Routingdiagramm kann nur Router zeigen, welche IP-Präfixe von jedem beworben werden, welche IGP-Routingprotokolle (Interior Gateway Protocol), falls vorhanden, in welchen Netzwerken verwendet werden. Ein WAN-Diagramm kann zeigen, wo BGP-Peerings (Border Gateway Protocol) für Peerings zwischen Kunden-Edge-Routern (CE) und Provider-Edge-Routern (PE) konfiguriert sind, um ein MPLS-VPN-WAN zu implementieren, und wo Internet-Edge-Router mit Transit-Providern peeren.

Um eine Netzwerkarchitektur zu erstellen, ist sehr viel technisches Wissen erforderlich. Im Folgenden finden Sie nur einige Beispiele für Technologiedomänen, die Cloud-Netzwerkarchitekten beherrschen müssen, um operative Netzwerke zu entwerfen:

  • Netzwerk und verwandte Konzepte und Protokolle wie Ethernet, drahtlose Netzwerke, LTE, TCP / IP-Protokolle, MPLS, OSPF, IS-IS und BGP-Routing, VPNs, VLANs, Link Aggregation Groups, ECMP, Hybrid und SD-WANs und das OSI-Referenzmodell.
  • Internetarchitektur, Routing-Operationen, Colocation, Internetaustausch, CDNs und DNS
  • Carrier-Dienste wie Layer 3 und Layer 2 MPLS VPNs.
  • Die praktische Funktionalität verschiedener Netzwerkelemente – Router, Switches, Firewalls, Load Balancer, WAN-Optimierungsgeräte, DNS-Server, Authentifizierungsserver, Server-Netzwerkschnittstellen.
  • Compliance-Standards in Unternehmensnetzwerken – HIPAA, SOX.
  • Verständnis und Fähigkeit, Geschäftsziele in Netzwerkarchitekturen und technische Cloud-Netzwerkdesigns umzusetzen.

Die Herausforderungen der heutigen Netzwerkarchitektur

Eine große Herausforderung für Cloud-Netzwerkarchitekten ist die Umstellung auf Cloud Computing. Der Aufstieg der Cloud zwingt Netzwerkarchitekten, die Netzwerkarchitektur zu ändern, um eine höhere Kosteneffizienz zu erzielen und gleichzeitig eine bessere Cloud-Computing-Anwendungs- und Serviceleistung für interne und externe Kunden bereitzustellen. Herausforderungen, die dies speziell für die Domäne der Netzwerkarchitekten mit sich bringt, sind:

  • Ältere Netzwerkarchitekturen verlassen sich auf Carrier-basierte WAN-Dienste und gehen davon aus, dass der Internetzugang sporadisch, leicht und unkritisch ist. Dies bedeutet, dass der Internetverkehr in der Regel von verteilten Standorten zu einem oder mehreren zentralen Punkten zurückgeführt wird, an denen Internet-Routing-Peerings implementiert sind. Mit zunehmender Akzeptanz von Cloud und SaaS steht dieses Modell vor der Herausforderung,
  • Die Art und Weise, wie Anwendungsprodukte entwickelt werden, wird weniger monolithisch und serviceorientierter. Dies bedeutet, dass das Cloud-Netzwerkdesign verteilte Infrastrukturen wie Hybrid Clouds, die starke Abhängigkeit von Internetkonnektivität für die Kommunikation zwischen Diensten und die schnelle Instanziierung, Bewegung und den Abbau von containerisierten Diensten über Orchestrierung berücksichtigen muss.
  • Eine große Anzahl Hardware-Appliance-basierter Netzwerkfunktionen verhindert, dass Cloud-Netzwerkdesigns flexibel an sich ändernde Anforderungen angepasst werden können.Die Einführung von SaaS erfordert eine höhere Internetbandbreite für Endbenutzer, während SaaS-Anbieter eine Vielzahl von internetbasierten Service Delivery-Architekturen verwenden.Die Umstellung auf hybride und softwaredefinierte WANS (SD-WANs) sowie Direct Internet Access (DIA) ändert die langjährigen WAN-Leistungsannahmen, da das Internet im Vergleich zu Carrier-basierten MPLS-Diensten eine äußerst unvorhersehbare Cloud-Netzwerkumgebung darstellt.

Planung für die Sichtbarkeit der Netzwerkarchitektur

Während sich die Netzwerkarchitektur hauptsächlich mit der funktionalen Kommunikationsarchitektur befasst, ist es auch wichtig, eine ausreichende operative Sichtbarkeit der Bereitstellung von Netzwerkdiensten zu planen. Dies ist besonders wichtig für Cloud-Netzwerkarchitekten, da der Wandel der gesamten Netzwerkarchitektur mehr Kommunikation außerhalb der administrativen Domäne des Netzwerkbetriebs in das Internet und die Cloud verlagert. Bei Abhängigkeiten von vielen externen Netzwerken, Diensten und Providern reichen herkömmliche Netzwerküberwachungsansätze, die den Zugriff auf und die Erfassung passiver Daten aus einer IT-gesteuerten Infrastruktur voraussetzen, nicht mehr aus. Internet- und Cloud-basierte Netzwerke und Dienste erfordern daher aktive Monitoring-basierte Ansätze. Während die Netzwerküberwachung klassisch die Domäne des Netzbetriebs ist, spielen Netzwerkarchitekten eine wichtige Rolle bei der Festlegung der Standards für die Überwachung der Sichtbarkeit und Datenerfassung.

Netzwerkintelligenz

Netzwerkintelligenz bezieht sich auf die Daten, Technologien, Algorithmen und Techniken, die zum Sammeln, Analysieren und Visualisieren von Netzwerkinformationen für eine cloud- und internetorientierte Welt verwendet werden. Network Intelligence hilft bei der Optimierung der Benutzererfahrung von Anwendungsprodukten und -diensten, indem es Einblicke in globale Netzwerktopologien einschließlich des Internets sowie deren Abhängigkeiten und Verhalten bietet, die sich auf die Bereitstellung von Apps und Diensten auswirken. Netzwerkintelligenz bietet Einblicke, die eine bessere Entscheidungsfindung bei der Rechnernetzwerkarchitektur unterstützen. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Network Intelligence.

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