Software-Defined Networking – waarom eigenlijk?

Dat doet toch iedereen…met mobiele apparaten foto’s en films downloaden, video streamen, enz. En daarmee starten de problemen.

Netwerkproviders verdienen weliswaar aan alle nieuwe onlinediensten, maar deze services vormen ook een risico en een uitdaging: de belasting van het netwerk stijgt, de vraag naar diensten van miljoenen gebruikers stijgt en een exponentiele groei van het IP-verkeer moet verwerkt worden. En dan hebben we het nog niet eens over het probleem van de maandelijkse afrekening per gebruiker. Daarnaast speelt dan ook het veel besproken internet der dingen: bij M2M communicatie hebben servers direct contact met elkaar; dit vormt een datastroom die dat van de klassieke client-server zal vertienvoudigen.

De bottleneck is steeds dezelfde: het netwerk. Het is dus geen wonder, dat er steeds meer servers en virtual machines ingezet worden. Maar een echte oplossing is dat niet, alleen al door het extra werk en de meerkosten voor het beheer en voor het gebruik van het netwerk.

De grenzen van het klassieke model
De klassieke structuur van de netwerken staat een modern gebruik ervan in de weg. De netwerken zijn in lagen onderverdeeld en ondersteunen slechts het zogenaamde noord-zuid-verkeer, een relatief statische punt-naar-punt verbinding van client naar server en retour. Het dataverkeer passeert zodoende alle knooppunten (tiers) tot in het rekencentrum, respectievelijk tot in de client. Dat belast het gehele netwerk en dit leidt snel tot bottlenecks.

Laten we eens kijken naar een voorbeeld. Netwerkaanbieders beheren tegenwoordig gigantische rekencentra met honderdduizenden fysieke, sterk gevirtualiseerde servers. Miljoenen virtuele machines moeten gecontroleerd en aangestuurd worden. Layer-2 domeinen zijn bijvoorbeeld gelimiteerd op 4.000 VLAN’s. Dit Layer-2 verkeer is daarom gebonden aan de grenzen van de VLAN’s. Valt een virtuele machine uit, dan is de applicatie erop niet bereikbaar totdat het netwerk de MAC-adressenlijst actualiseert. Gezien de significante omvang van rekencentra kunnen deze updates tot merkbare onderbrekingen in de service leiden.

De noord-zuid richting voor verkeersstromen voldoet dus niet meer. Door M2M en virtualisatie neemt het oost-west verkeer snel toe. Dit betreft het op het eerste gezicht ongeordende onderlinge verkeer tussen servers of virtuele machines in het datacenter, die met een soort spinnenweb met elkaar verbonden zijn. Ook intensieve communicatie tussen gebruikers en apparaten heeft grote invloed. Daarvoor is het klassieke netwerk niet ontwikkeld.

Op dit moment voltrekt zich een paradigmawisseling van klassieke architecturen met vastgelegde tiers naar een extreem belastbare structuur. De nieuwe netten moeten flexibel en intelligenter ageren, meer flexibiliteit en agiliteit hebben en de diensten nog schaalbaarder maken. Slechts met een netwerk dat schaalbaar is en aan te passen aan veranderende eisen en daarnaast vooral geoptimaliseerd is voor de cloud kunnen de providers de huidige bottlenecks overwinnen.

Het succesrecept van Software-Defined Networking
Software-Defined Networking (SDN) biedt een sleutel tot de oplossing van het probleem. SDN benadert het management van een netwerk op een geheel nieuwe manier, met het doel de mogelijkheden van de virtualisering van hard- en software volledig te benutten. Hiertoe worden de traditioneel geïntegreerde netwerk-stacks opgesplitst in het besturingssysteem (control-plane) en het overdrachtssysteem (data-plane). Preciezer geformuleerd, wordt een software abstractielaag over het fysieke netwerk gelegd, die de controlefuncties van het dataniveau scheidt.

Daarmee is de complexiteit van de onderliggende fysieke infrastructuur weliswaar nog steeds voorhanden, maar ze is minder zichtbaar, minder problematisch. Daar staat tegenover dat de transport-laag voor applicaties en diensten op de voorgrond treedt. Netwerkfunctionaliteiten zijn daarmee sneller en flexibelere beschikbaar en de manier waarop het netwerk gebruikt wordt is eenvoudiger aan gespecialiseerde omgevingen aan te passen. Kortom: netwerken worden beter te plannen, passen zich sneller aan de eisen in de ondernemingen aan, veroorzaken minder kosten en verbruiken minder stroom.

Het gaat er dus niet om de onderliggende infrastructuur als overbodig te verklaren, maar hem juist meer agile en beter bruikbaar te maken. Daaruit volgen enkele voorwaarden, waaraan SDN moet voldoen, om de voordelen optimaal te benutten. Zo moet SDN gebaseerd zijn op open standaards als OpenFlow, om silovorming en knelpunten te vermeiden. En er is een Fabric netwerk nodig, dat alle vragen rondom Legacy of drievoudige Architecturen oplost.

Slotsom
De klassieke aanpak, steeds meer apparaten toevoegen bij stijgende vraag, leidde niet tot de benodigde toename van de prestaties in het netwerk. Hiervoor is een compleet nieuwe methode nodig: Software-Defined Networking. Het brengt virtualisatie op het hogere niveau en kan sterk presteren. Hóe groot de verbeteringen zijn hangt echter ervan af, of SDN in alle opzichten consequent wordt omgezet.

Frank Koelmel, Senior Director, Regional Sales EMEA CENTRAL Brocade