Skalierbare Netzwerke

Design für Skalierbarkeit

Sie verstehen, dass sich Ihr Netzwerk ändern wird. Die Anzahl der Benutzer wird wahrscheinlich zunehmen, sie können überall gefunden werden und sie werden eine Vielzahl von Geräten verwenden. Ihr Netzwerk muss sich mit seinen Benutzern ändern können. Skalierbarkeit ist der Begriff für ein Netzwerk, das wachsen kann, ohne an Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit zu verlieren.

Um ein großes, mittleres oder kleines Netzwerk zu unterstützen, muss der Netzwerkdesigner eine Strategie entwickeln, damit das Netzwerk verfügbar ist und effektiv und einfach skaliert werden kann. In einer grundlegenden Netzwerkdesignstrategie sind die folgenden Empfehlungen enthalten:

• Verwenden Sie erweiterbare, modulare Geräte oder gruppierte Geräte, die einfach aufgerüstet werden können, um die Funktionen zu erweitern. Gerätemodule können zu den vorhandenen Geräten hinzugefügt werden, um neue Funktionen und Geräte zu unterstützen, ohne dass größere Geräteupgrades erforderlich sind. Einige Geräte können in einen Cluster integriert werden, um als ein Gerät zu fungieren und die Verwaltung und Konfiguration zu vereinfachen.
• Entwerfen Sie ein hierarchisches Netzwerk mit Modulen, die nach Bedarf hinzugefügt, aktualisiert und geändert werden können, ohne das Design der anderen Funktionsbereiche des Netzwerks zu beeinträchtigen. Erstellen Sie beispielsweise eine separate Zugriffsschicht, die erweitert werden kann, ohne die Verteilungs- und Kernschichten des Campusnetzwerks zu beeinträchtigen.
• Erstellen Sie eine hierarchische IPv4- und IPv6-Adressstrategie. Durch eine sorgfältige Adressplanung entfällt die Notwendigkeit, das Netzwerk neu zu adressieren, um zusätzliche Benutzer und Dienste zu unterstützen.
• Wählen Sie Router oder Multilayer-Switches, um Broadcasts zu begrenzen und anderen unerwünschten Datenverkehr aus dem Netzwerk zu filtern. Verwenden Sie Layer-3-Geräte, um den Datenverkehr zum Netzwerkkern zu filtern und zu reduzieren.

Redundanzplan

Für viele Unternehmen ist die Verfügbarkeit des Netzwerks unerlässlich, um die Geschäftsanforderungen zu erfüllen. Redundanz ist ein wichtiger Bestandteil des Netzwerkdesigns. Es kann Unterbrechungen von Netzwerkdiensten verhindern, indem die Möglichkeit eines Single Point of Failure minimiert wird. Eine Methode zur Implementierung von Redundanz besteht darin, doppelte Geräte zu installieren und Failover-Dienste für kritische Geräte bereitzustellen.

Eine andere Methode zur Implementierung von Redundanz sind redundante Pfade, wie in der obigen Abbildung gezeigt. Redundante Pfade bieten alternative physikalische Pfade für Daten, die das Netzwerk durchlaufen. Redundante Pfade in einem Switched Network unterstützen eine hohe Verfügbarkeit. Aufgrund des Betriebs von Switches können redundante Pfade in einem Switched Ethernet-Netzwerk jedoch logische Layer-2-Schleifen verursachen. Aus diesem Grund ist das Spanning Tree Protocol (STP) erforderlich.

STP eliminiert Layer-2-Schleifen, wenn redundante Verbindungen zwischen Switches verwendet werden. Dies geschieht, indem ein Mechanismus zum Deaktivieren redundanter Pfade in einem vermittelten Netzwerk bereitgestellt wird, bis der Pfad erforderlich ist, z. B. wenn ein Fehler auftritt. STP ist ein offenes Standardprotokoll, das in einer Switched-Umgebung verwendet wird, um eine schleifenfreie logische Topologie zu erstellen.

Die Verwendung von Layer 3 im Backbone ist eine weitere Möglichkeit, Redundanz zu implementieren, ohne dass STP auf Layer 2 erforderlich ist. Layer 3 bietet außerdem die beste Pfadauswahl und eine schnellere Konvergenz während des Failovers.

Fehlerdomänengröße reduzieren

Ein gut gestaltetes Netzwerk steuert nicht nur den Datenverkehr, sondern begrenzt auch die Größe von Fehlerdomänen. Eine Fehlerdomäne ist der Bereich eines Netzwerks, der betroffen ist, wenn ein kritisches Gerät oder ein Netzwerkdienst Probleme aufweist.

Die Funktion des Geräts, das anfänglich ausfällt, bestimmt die Auswirkungen einer Fehlerdomäne. Beispielsweise wirkt sich ein fehlerhafter Switch in einem Netzwerksegment normalerweise nur auf die Hosts in diesem Segment aus. Wenn jedoch der Router, der dieses Segment mit anderen verbindet, ausfällt, sind die Auswirkungen viel größer.

Die Verwendung redundanter Verbindungen und zuverlässiger Geräte der Enterprise-Klasse minimieren das Risiko von Unterbrechungen in einem Netzwerk. Kleinere Fehlerdomänen reduzieren die Auswirkungen eines Fehlers auf die Produktivität des Unternehmens. Sie vereinfachen auch den Fehlerbehebungsprozess und verkürzen dadurch die Ausfallzeiten für alle Benutzer.

Begrenzung der Größe von Fehlerdomänen

, da ein Fehler auf der Kernschicht eines Netzwerks eine potenziell große daher konzentriert sich der Netzwerkdesigner häufig auf die Vermeidung von Fehlern. Diese Bemühungen können die Kosten für die Implementierung des Netzwerks erheblich erhöhen. Im hierarchischen Entwurfsmodell ist es am einfachsten und in der Regel am wenigsten teuer, die Größe einer Fehlerdomäne in der Verteilungsschicht zu steuern. In der Verteilungsschicht können Netzwerkfehler auf einen kleineren Bereich beschränkt werden, wodurch weniger Benutzer betroffen sind. Bei Verwendung von Layer-3-Geräten auf der Verteilungsschicht fungiert jeder Router als Gateway für eine begrenzte Anzahl von Benutzern der Zugriffsschicht.

Switch-Block-Bereitstellung

Router oder Multilayer-Switches werden normalerweise paarweise bereitgestellt, wobei Access-Layer-Switches gleichmäßig zwischen ihnen aufgeteilt sind. Diese Konfiguration wird als Gebäude- oder Abteilungsschaltblock bezeichnet. Jeder Schalterblock wirkt unabhängig von den anderen. Infolgedessen führt der Ausfall eines einzelnen Geräts nicht zum Ausfall des Netzwerks. Selbst der Ausfall eines ganzen Schalterblocks hat keine Auswirkungen auf eine signifikante Anzahl von Endbenutzern.

Bandbreite erhöhen

Beim hierarchischen Netzwerkdesign müssen einige Verbindungen zwischen Zugangs- und Verteilungsswitches möglicherweise mehr Datenverkehr verarbeiten als andere Verbindungen. Da der Datenverkehr von mehreren Links auf einen einzigen ausgehenden Link konvergiert, kann dieser Link zu einem Engpass werden. Link Aggregation, wie EtherChannel, ermöglicht es einem Administrator, die Bandbreite zwischen Geräten zu erhöhen, indem er eine logische Verbindung erstellt, die aus mehreren physischen Verbindungen besteht.

EtherChannel verwendet die vorhandenen Switch-Ports. Daher sind zusätzliche Kosten für das Upgrade der Verbindung auf eine schnellere und teurere Verbindung nicht erforderlich. Der EtherChannel wird als eine logische Verbindung mit einer EtherChannel-Schnittstelle gesehen. Die meisten Konfigurationsaufgaben werden auf der EtherChannel-Schnittstelle und nicht auf jedem einzelnen Port ausgeführt, um die Konfigurationskonsistenz über die gesamten Verbindungen hinweg sicherzustellen. Schließlich nutzt die EtherChannel-Konfiguration den Lastausgleich zwischen Links, die Teil desselben Etherchannels sind, und abhängig von der Hardwareplattform können eine oder mehrere Lastausgleichsmethoden implementiert werden.

Erweitern der Zugriffsebene

Das Netzwerk muss so ausgelegt sein, dass der Netzwerkzugriff bei Bedarf auf Einzelpersonen und Geräte erweitert werden kann. Eine zunehmend wichtige Option zur Erweiterung der Konnektivität der Zugriffsschicht ist drahtlos. Die Bereitstellung drahtloser Konnektivität bietet viele Vorteile, wie z. B. erhöhte Flexibilität, reduzierte Kosten und die Möglichkeit, zu wachsen und sich an sich ändernde Netzwerk- und Geschäftsanforderungen anzupassen.

Um drahtlos kommunizieren zu können, benötigen Endgeräte eine drahtlose Netzwerkkarte, die einen Funksender / -empfänger und den erforderlichen Softwaretreiber enthält, um sie betriebsbereit zu machen. Darüber hinaus ist ein WLAN-Router oder ein Wireless Access Point (AP) erforderlich, damit Benutzer eine Verbindung herstellen können, wie in der Abbildung gezeigt.

Bei der Implementierung eines drahtlosen Netzwerks gibt es viele Überlegungen, z. B. die Arten der zu verwendenden drahtlosen Geräte, die Anforderungen an die drahtlose Abdeckung, Überlegungen zu Störungen und Sicherheitsüberlegungen.

Erweiterte Routingprotokolle

Erweiterte Routingprotokolle wie Open Shortest Path First (OSPF) werden in großen Netzwerken verwendet.

OSPF ist ein Link-State-Routing-Protokoll. Wie in der Abbildung gezeigt, eignet sich OSPF gut für größere hierarchische Netzwerke, in denen eine schnelle Konvergenz wichtig ist. OSPF-Router erstellen und pflegen Nachbarschaften mit anderen verbundenen OSPF-Routern. OSPF-Router synchronisieren ihre Link-State-Datenbank. Wenn eine Netzwerkänderung auftritt, werden Linkstatusaktualisierungen gesendet, die andere OSPF-Router über die Änderung informieren und einen neuen besten Pfad festlegen, falls einer verfügbar ist.

Bereit zu gehen! Besuchen Sie weiterhin unseren Networking-Kurs-Blog, geben Sie wie auf unserer Fanpage; und Sie werden weitere Tools und Konzepte finden, die Sie zu einem Networking-Profi machen.