Softwaredefiniertes Networking markiert den Wandel von Hardwaregeräten hin zum Einsatz von Software, um die zunehmend komplexen Netzwerke von heute effektiv, effizient und flexibel zu warten und abzusichern.
Unternehmen verlagern ihre Daten schnell in die Cloud, und Netzwerke werden durch vielfältige und verteilte Geräteökosysteme immer komplexer. Dadurch werden Netzwerke nicht nur anfälliger, sondern auch schwieriger zu verwalten.
Softwaredefiniertes Networking (SDN) hilft Netzwerkadministratoren, Unternehmensnetzwerke genauer zu überwachen. SDN ergänzt und unterstützt neue Technologien, etwa 5G-Netzwerke und Secure Access Service Edge (SASE), um nur einige zu nennen, und hält so die IT-Umgebungen von Unternehmen anpassungsfähig an neue Technologien.
Der SDN-Markt wird voraussichtlich weiter schnell wachsen. Tatsächlich soll er von seinem Marktvolumen von 13,7 Milliarden US-Dollar im Jahr 2020 auf einen geschätzten Gesamtwert von 32,7 Milliarden US-Dollar bis zum Jahr 2025 wachsen.
Was ist SDN?
Softwaredefiniertes Networking ist ein Netzwerkarchitekturansatz, der Netzwerkingenieuren und -administratoren ermöglicht, das Netzwerk und seinen Datenverkehr zentral über Softwareanwendungen zu steuern oder zu programmieren. SDN hilft Unternehmen, anpassungsfähig zu bleiben, indem Netzwerkingenieure Netzwerkdienste bei Bedarf effizient für Geräte orchestrieren können.
SDN ähnelt SD-WAN, unterscheidet sich aber davon. SD-WAN ist aus SDN hervorgegangen und wendet tatsächlich dieselben grundlegenden Konzepte wie SDN an, um den Netzwerkverkehr schnell und effizient zu steuern. SDN hat jedoch einen kleineren geografischen Umfang als SD-WAN, das sich über ein größeres Gebiet erstrecken kann. Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht darin, dass Benutzer (Netzwerkadministratoren) ein SDN programmieren, während der Anbieter die von SD-WAN bereitgestellten Dienste provisioniert und optimiert.
Es klingt vielleicht paradox, aber SDNs helfen Unternehmen, ein integriertes Netzwerkökosystem zu schaffen, und trennen gleichzeitig die Kontrollebene von der Datenebene im Netzwerk. Dadurch kann Software unabhängig sowie geräte- und betriebssystemunabhängig ausgeführt werden, sogar an den Rändern des Netzwerks. Die Software ist weiterhin für Netzwerk-Switches und -Router zugänglich, die andernfalls hinter proprietärer Firmware verborgen wären.
Arten von SDNs
Es gibt vier verschiedene Arten von SDNs.
API: Steuert den Datenfluss zwischen der Kontroll- und der Infrastrukturebene über Programmierschnittstellen.
Offen: Verwendet offene Protokolle, um die Kommunikation zwischen virtuellen und physischen Geräten zu routen.
Overlay: Legt eine virtuelle Ebene über ein Hardwareökosystem, um segmentierten Zugriff und Bandbreite zwischen Geräten und Rechenzentren bereitzustellen.
Hybrid: Verbindet traditionelles und softwaredefiniertes Networking, indem je nach Art des Datenverkehrs das beste Protokoll zugewiesen wird.
Wer nutzt SDN?
Der Nutzen von SDN variiert je nach Größe und Art des Unternehmens.
Vor allem kleinere Unternehmen
Aufgrund des stärker lokal begrenzten Charakters von SDNs übernehmen vor allem kleine und mittlere Unternehmen diese, um die Netzwerksteuerung zu vereinfachen. Zudem hält der zentralisierte Charakter von SDNs die Betriebskosten für KMU niedrig.
Allerdings nutzen auch die Giganten Facebook, Google und Microsoft sowie Universitäten SDN wegen seiner Open-Source-Elemente, die dazu beitragen, die Kosten niedrig zu halten. SDNs helfen Cloud-Service-Providern, optimale Dienste am Netzwerkrand bereitzustellen. Außerdem unterstützen sie Universitäten dabei, Automatisierung, Dienste und Sicherheit campusweit zentral über WLAN- und Ethernet-Netzwerke zu verwalten.
Fintech-Unternehmen
Unternehmen aus den Bereichen Technologie und Finanzdienstleistungen nutzen die Vorteile von SDNs besonders stark.
SDNs sind für Technologieunternehmen – etwa Cloud-Service-Provider – aus zahlreichen Gründen attraktiv, unter anderem aus folgenden:
- Netzwerkbereitstellung optimieren.
- Netzwerkleistung optimieren.
- Manuelle Aufgaben automatisieren, um die Kundenaufnahme zu beschleunigen.
- Neue Dienste schnell hinzufügen oder bestehende erweitern.
Unternehmen der Finanzdienstleistungsbranche nutzen SDNs, um vertrauliche Daten im Netzwerk zu schützen. SDNs stellen eine virtuelle Firewall-Ebene bereit, um Geräte im Netzwerk zu verstärken und zu schützen. Darüber hinaus ermöglichen SDNs den Benutzern, schnell auf rasche Veränderungen an den Finanzmärkten zu reagieren, indem sie Geldmittel verschieben, schnelle Geschäfte tätigen und andere zeitkritische Finanztransaktionen durchführen.
Industrielle und produzierende Umgebungen
Produktionsanlagen laufen oft rund um die Uhr und benötigen daher ein SDN, um die Belastbarkeit und Effizienz des Netzwerks aufrechtzuerhalten. Mit einem verteilten SDN können Unternehmen mit geografisch verstreuten Produktionsstätten verschiedene Teile des Fertigungsprozesses aus der Ferne und effizient steuern – etwa die Beleuchtung in einer Anlage und die Robotik in einer anderen.
Darüber hinaus können SDNs mit anderen Technologien kombiniert werden, die sich gegenseitig verstärken. So erfüllt SDN in Kombination mit Network Function Virtualization die Anforderungen an Sicherheit, Leistung und Zuverlässigkeit in bestimmten industriellen Umgebungen.
Bestandteile von SDN und ihr Zusammenspiel
SDN besteht aus drei Ebenen: Anwendungs-, Kontroll- und Infrastrukturebene.
Anwendungsebene
Auf der Anwendungsebene befinden sich die Netzwerkanwendungen. Die Anwendungen senden Anfragen an die Kontrollebene des Netzwerks. SDN verwendet APIs, um über einen anwendungsbasierten Controller mit Anwendungen zu interagieren und diese zu verwalten.
Kontrollebene
Die Kontrollebene (oder Control Plane) enthält den Controller und führt alle Dienste auf sämtlichen Geräten innerhalb des Netzwerks von einem zentralen Ort aus. Daher wird diese Ebene oft treffend als das Gehirn des Netzwerks bezeichnet.
Die Kontrollebene fungiert als Vermittler zwischen den auf Geräten laufenden Anwendungen und der zugrunde liegenden Switch-Infrastruktur. Sie leitet Anfragen an die Infrastrukturebene weiter, legt Routen fest und weist Zeit- und Frequenzschlitze zu.
Je nach Architektur des SDN-Netzwerks gibt es den Controller in drei verschiedenen Ausführungen: zentralisiert, verteilt und hybrid. Welcher Controller für eine bestimmte IT-Umgebung geeignet ist, hängt von der Systemgröße sowie vom gewünschten Maß an Sicherheit, Belastbarkeit und Skalierbarkeit ab. Der verteilte Controller ist ein guter Kompromiss zwischen Sicherheit und Systemkomplexität.
Infrastrukturebene
Die Infrastrukturebene – auch Datenebene oder Forwarding-Ebene genannt – bildet das Fundament des Netzwerks. Sie enthält physische Geräte, die als Geräte der Datenebene bezeichnet werden, nämlich Router und Switches. Diese Ebene reguliert und segmentiert den Datenverkehr innerhalb von Netzwerken und zwischen ihnen.
Die Switches verändern den Datenverkehr im Netzwerk, leiten ihn zu jedem gegebenen Zeitpunkt dorthin, wo er am dringendsten benötigt wird, und bestimmen, wie er zugestellt wird. Sie ähneln den Muskeln des Körpers, die auf Nachrichten reagieren, die vom Gehirn (der Kontrolle) gesendet werden. Die Infrastrukturebene muss verschiedene Gerätetypen und Betriebssysteme unterstützen können, damit die Anwendungen ordnungsgemäß funktionieren.
Vorteile und Nachteile von SDN
Vorteile von SDN
Agilität
SDNs machen Netzwerke flexibler und skalierbarer, sodass sie sich an die sich wandelnden Anforderungen heutiger Unternehmen anpassen können – etwa indem Datenverkehr umgeleitet wird, um Ausfallzeiten zu verringern und Ausfälle zu verhindern.
Einfache Bereitstellung
Da Netzwerkingenieure und nicht SDN-Anbieter SDNs programmieren, ermöglichen sie Konfiguration, Anpassung, Erweiterung und Hinzufügen von Diensten auf Abruf.
Automatisierung
SDNs nutzen Automatisierung für Lastverteilung und wiederkehrende manuelle Aufgaben sowie für die automatische Bereitstellung, Aktualisierung und Fehlerbehebung von Anwendungen. Dies unterstützt eine optimale Leistung und steigert die Zufriedenheit der Endbenutzer.
Einfachheit
Durch die Konsolidierung von Diensten in einer gemeinsamen Infrastruktur vereinfachen SDNs die Verwaltung von Hardware, Software und Geräten und geben Administratoren mehr Kontrolle und Transparenz über das Netzwerk.
Kosten
SDNs senken die Betriebskosten, indem sie Hardware reduzieren (bei hybriden Implementierungen) oder vollständig überflüssig machen (bei reinen SDN-Implementierungen).
Sicherheit
Die Transparenz und Kontrolle durch SDNs erhöhen die Netzwerksicherheit, da Netzwerkingenieure das Netzwerk überwachen und in Netzwerkaktivitäten eingreifen können, um Cyberangriffe zu verhindern. Verteilte und hybride SDN-Controller segmentieren insbesondere Netzwerke und den jeweiligen Datenverkehr und klassifizieren sie nach dem Grad der Vertraulichkeit. Dadurch bleibt ein Angriff auf das Netzwerk begrenzt, in dem er stattgefunden hat, und kann sich nicht auf andere Netzwerksegmente ausbreiten.
Nachteile von SDN
Anfälligkeit für netzwerkweite Angriffe
Zunächst einmal ist die zentrale Steuerung zwar ein großer Vorteil, zugleich aber auch die Achillesferse von SDN. Da der Controller der zentrale Punkt ist, über den der Netzwerkverkehr verwaltet wird, genügt ein Cyberangriff auf den Controller, um das gesamte System lahmzulegen. Ein verteilter oder hybrider Controller begrenzt jedoch den großflächigen Datenverlust oder die Datenkompromittierung und beschränkt einen Angriff stärker auf den jeweiligen Netzwerkbereich.
Begrenzte Kapazität für Komplexität
Ein weiterer Nachteil der zentralisierten Steuerung besteht darin, dass sie bei der gleichzeitigen Verarbeitung mehrerer Workloads Raum für Fehler von Netzwerkadministratoren schafft. Neue Lösungen begegnen diesem Mangel jedoch (siehe Abschnitt „Trends“ weiter unten).
Potenzial für Ineffizienz
Ein letzter Nachteil der zentralisierten Steuerung besteht darin, dass das Verkehrsaufkommen in großen Netzwerken den Controller überlasten kann, was zu Engpässen und allgemeiner Ineffizienz führt.
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Trends und Zukunft von SDN
SDN wird bleiben, da es andere Technologien hervorgebracht hat und unterstützt, die heutige Unternehmensnetzwerke benötigen.
SDN und Containerverwaltung
Software zur Containerverwaltung wie Kubernetes unterstützt Netzwerkadministratoren dabei, mehrere Workloads gleichzeitig im Netzwerk zu verwalten. Sie ermöglicht es Netzwerkadministratoren, Anwendungen, Infrastruktur und Dienste zu erstellen und zu konfigurieren, die jeweils eigene spezifische Anforderungen erfüllen und so zur Erreichung übergeordneter Geschäftsziele beitragen.
SDN und 5G
SDN bietet insbesondere in Kombination mit Network Functions Virtualization (NFV) die notwendige Unterstützung für den Aufbau, Betrieb und die Optimierung der 5G-Infrastruktur.
SDN und SASE
Secure Access Service Edge (SASE) ist eine umfassende Sammlung von Sicherheitsfunktionen, einschließlich WAN und Zero Trust, die die Sicherheit von SDN verbessern und die Sicherheitslage eines Netzwerks stärken.
Segment-Routing
Segment-Routing-Technologie ist eine von mehreren Technologien, die aus SDN hervorgegangen sind. Segment-Routing fügt dem Netzwerk eine Sicherheitsebene hinzu, die vor Loop- und DoS-Angriffen schützt, und unterscheidet in Kombination mit einem softwaredefinierten Perimeter zwischen vertrauenswürdigen und bösartigen Geräten, die versuchen, eine Verbindung zum Netzwerk herzustellen.
Als Networking-Ansatz, der Netzwerke über Software statt Hardware programmiert, ist SDN zu einem Eckpfeiler der resilienten und schnell anpassbaren Netzwerkstrategie von Unternehmen geworden. SDN hat sich weiterentwickelt und umfasst heute eine Reihe von SDN-Typen, sodass Unternehmen jeder Größe die Vorteile von SDN nutzen können: Agilität, Einfachheit und die Unterstützung neuerer Technologien wie 5G.
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