Enthüllung virtueller Netzwerkfunktionen (VNFs): Netzwerkdienste transformieren

Virtuelle Netzwerkfunktionen (VNFs) werden als virtuelle Formen von Netzwerkdiensten wie Firewalls und Routing definiert, die als Softwareinstanzen anstelle proprietärer Hardware-Appliances implementiert werden. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie sich Netzwerkdienste entwickelt haben und warum VNFs einen entscheidenden Wandel in die richtige Richtung signalisieren.

Die Entwicklung der Netzwerkdienste

Bis in die 1990er und frühen 2000er Jahre waren Netzwerkdienste monolithische, starre Strukturen. Es gab hardwarebasierte Lösungen, die einer bestimmten Funktion wie Routing, Switching oder Firewalling gewidmet waren. Diese traditionellen Netzwerkfunktionen bildeten das Rückgrat der Kommunikationsinfrastrukturen, waren jedoch mit mehreren Einschränkungen verbunden.

In der Vergangenheit bedeutete die Vergrößerung Ihres Netzwerks eine physische Vergrößerung.

Benötigen Sie mehr Kapazität? Sie müssten in mehr Hardware und Platz investieren und wertvolle Zeit in die Konfiguration und Integration dieser neuen Komponenten in Ihr Netzwerk investieren. Es war ein umständlicher Prozess.

Dann kam die Revolution: Netzwerkvirtualisierung . Sie könnten Ihre Netzwerkfunktionen jetzt von der Hardware abstrahieren und sie so flexibler, skalierbarer und effizienter machen. Als Haupttreiber dieser Transformation erwiesen sich virtuelle Netzwerkfunktionen oder VNFs. Anstatt sich ausschließlich auf dedizierte Hardware zu verlassen, könnten Sie virtuelle Instanzen von Netzwerkfunktionen auf Standardhardware einrichten.

Was hat also diese seismische Verschiebung hin zu VNFs ausgelöst?

Die Antwort liegt in Agilität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz. Mit VNFs haben Sie die Möglichkeit, im Handumdrehen neue Dienste bereitzustellen und Ihr Netzwerk zu skalieren. Benötigen Sie mehr Bandbreite? Möchten Sie eine neue Sicherheitsfunktion einführen? VNF hilft Ihnen, sich ohne Herausforderungen oder Rückschläge in Echtzeit an sich ändernde Anforderungen anzupassen.

Im Laufe der Zeit haben sich verschiedene Arten von VNFs entwickelt, um verschiedene Arten von Netzwerkdiensten zu verwalten:

• Firewall (vFW) : Filtert und kontrolliert den Netzwerkverkehr basierend auf Sicherheitsrichtlinien, um unbefugten Zugriff zu verhindern und das Netzwerk vor Bedrohungen zu schützen.
• Load Balancer (vLB) : Verteilt eingehenden Netzwerkverkehr auf mehrere Server oder Ressourcen, um die Leistung zu optimieren und eine gleichmäßige Arbeitslastverteilung sicherzustellen.
• Router (vRouter) : Dieses Gerät leitet den Datenverkehr zwischen Netzwerksegmenten oder Zielen basierend auf Routing-Protokollen und ermöglicht so eine effiziente Datenübertragung.
• Switch (vSwitch) : Dieses Gerät leitet Datenpakete zwischen Netzwerkschnittstellen oder virtuellen Maschinen innerhalb desselben Netzwerksegments weiter und ermöglicht so die Kommunikation und unterstützt Netzwerkfunktionen.
• WAN-Optimierung (vWAN-Optimierung) : Verbessert die WAN-Leistung durch Reduzierung der Latenz, Optimierung der Bandbreitennutzung und Beschleunigung der Datenübertragungsraten.
• Intrusion Detection System/Intrusion Prevention System (IDS/IPS) : Überwacht den Netzwerkverkehr auf Anzeichen böswilliger Aktivitäten und ergreift Maßnahmen, um Sicherheitsverletzungen zu verhindern.
• Deep Packet Inspection (DPI) : Analysiert den Inhalt von Netzwerkpaketen auf der Anwendungsebene, um den Datenverkehr anhand von Protokollen, Anwendungen oder Inhaltstypen zu identifizieren und zu klassifizieren.
• Virtuelles privates Netzwerk (VPN) : Stellt sichere, verschlüsselte Verbindungen über öffentliche Netzwerke her, um Remote-Benutzern oder Zweigstellen den sicheren Zugriff auf Unternehmensressourcen zu ermöglichen.

Warum VFN? Virtuelle Netzwerkfunktionen im Vergleich zu traditionellen Netzwerken

Wie unterscheiden sich nun virtualisierte Funktionen von herkömmlichen Funktionen? Um es einfach auszudrücken: Traditionelle Netzwerkfunktionen sind wie Schwergewichtsboxer – leistungsstark, aber etwas langsam auf den Beinen. Sie sind an bestimmte Hardware gebunden, was ihre Flexibilität und Skalierbarkeit einschränkt. Und wenn Sie jemals ein Upgrade durchführen möchten, müssen Sie sich auf Ausfallzeiten und hohe Kosten einstellen.

Andererseits sind virtualisierte Funktionen wie flinke Turner. Sie sind leicht und wendig und können Leistungen erbringen, von denen herkömmliche Funktionen nur träumen können. Da sie von der Hardware entkoppelt sind, können Sie sie problemlos hochfahren, abbauen und in Ihrem Netzwerk verschieben. Müssen Sie horizontal skalieren? Fügen Sie einfach weitere virtuelle Instanzen hinzu. So einfach ist das.

Kurz gesagt: Bei der Entwicklung von Netzwerkdiensten geht es vor allem darum, Veränderungen anzunehmen und Innovationen voranzutreiben. VNFs stellen die nächste Grenze in der Netzwerkarchitektur dar und bieten beispiellose Flexibilität und Effizienz.

Wie funktionieren VNFs? 5 entscheidende Schritte

VNFs agieren in einer Netzwerkumgebung als softwarebasierte Instanzen, die die Funktionalität herkömmlicher Netzwerkgeräte nachbilden. Ihre Aufgabe ist es, den Netzwerkverkehr über die Infrastruktur zu verarbeiten und zu manipulieren. Hier ist eine Aufschlüsselung der erforderlichen Schritte:

1. Paketankunft und -klassifizierung

Wenn ein Paket das Netzwerk betritt, durchquert es verschiedene Netzwerkknoten, bis es auf einen VNF trifft. Die erste Aufgabe des VNF besteht darin, das Paket anhand seiner Header-Informationen zu klassifizieren. Diese Klassifizierung bestimmt die Art der Verarbeitung und Behandlung, der das Paket unterzogen wird.

Der wartende VNF kann alles sein, von Firewalls und Load Balancern bis hin zu Routern und WAN-Beschleunigern, alles verpackt als virtualisierte Instanzen.

2. Paketinspektion und -verarbeitung

Nach der Klassifizierung wird das Paket vom VNF geprüft und verarbeitet. Dies bedeutet, dass der Inhalt, die Nutzlast und die Metadaten des Pakets analysiert werden, um Richtlinien durchzusetzen, Sicherheitsmaßnahmen anzuwenden oder alle erforderlichen Transformationen auf der Grundlage vordefinierter Regeln und Konfigurationen durchzuführen.

3. Optimierung und Verarbeitung

Sobald das Paket gründlich überprüft und bereinigt wurde, ist es Zeit für die Optimierung. Hier wirken Ihre VNFs wie von Zauberhand, um sicherzustellen, dass das Paket sein Ziel möglichst effizient erreicht. Sie können Daten komprimieren, bestimmte Arten von Datenverkehr priorisieren oder das Paket sogar über einen anderen Pfad umleiten, um eine Überlastung zu vermeiden.

4. Paketrouting

Nach der Verarbeitung und Optimierung bestimmt der VNF basierend auf Netzwerkrichtlinien und Überlegungen zur Verkehrstechnik den geeigneten Routing-Pfad für das Paket. Anschließend leitet es das Paket über den festgelegten Pfad an sein vorgesehenes Ziel weiter. Dank der Agilität und Intelligenz Ihrer VNFs wurden diese perfektioniert und sorgen für ein reibungsloses und nahtloses Erlebnis für Sie und Ihre Benutzer.

5. Überwachung und Analyse

Während des gesamten Lebenszyklus der Paketverarbeitung generieren VNFs Telemetriedaten und Leistungsmetriken, die zur Netzwerküberwachung, Fehlerbehebung und Optimierung gesammelt und analysiert werden. Diese Einblicke in VNF-Vorgänge ermöglichen es Netzwerkadministratoren, den Netzwerkzustand aufrechtzuerhalten, Anomalien zu erkennen und Netzwerkkonfigurationen nach Bedarf zu optimieren.

VNFs abstrahieren Netzwerkfunktionen von dedizierten Hardware-Appliances und ermöglichen so einen flexiblen, skalierbaren und automatisierten Netzwerkbetrieb.

Was ist die VNF-Architektur? Komponenten und Bereitstellungsmodelle

Die typische VNF-Architektur muss sich wie eine gut geölte Maschine verhalten, die fein abgestimmt ist, um leistungsstarke Netzwerkdienste mit maximaler Effizienz bereitzustellen. Im Kern besteht es aus einer Reihe wesentlicher Komponenten, die nahtlos zusammenarbeiten, um virtualisierte Netzwerkfunktionen zum Leben zu erwecken.

Der erste ist der VNF-Manager, das zentrale Nervensystem, das die Umwelt mit Energie versorgt. Der VNF-Manager übernimmt die Lebenszyklusverwaltung Ihrer VNFs, von der Instanziierung bis zur Beendigung und allem dazwischen. Es orchestriert VNF-Instanzen, konfiguriert ihre Parameter und stellt sicher, dass sie gut mit dem Rest Ihres Netzwerkökosystems harmonieren.

Als nächstes kommt der Virtualized Infrastructure Manager (VIM). Der VIM ist für die Bereitstellung und Verwaltung der virtuellen Ressourcen verantwortlich, die Ihren VNFs zugrunde liegen, einschließlich Rechen-, Speicher- und Netzwerkressourcen.

Schließlich haben Sie das VNF-Weiterleitungsdiagramm (VNFFG). Das VNFFG definiert die logische Topologie Ihrer VNFs und den Verkehrsfluss zwischen ihnen. Es ist wie eine Blaupause, die Ihren Paketen sagt, wo und wie sie dorthin gelangen. Durch die Definition der Reihenfolge und Beziehung der VNFs im Diagramm können Sie komplexe Serviceketten orchestrieren, die auf Ihre spezifischen Netzwerkanforderungen zugeschnitten sind.

Bei den Bereitstellungsmodellen können CIOs und Netzwerkmanager eine der folgenden Optionen wählen:

• Einzelne VNF-Instanz: Dies ist Ihr grundlegendes Vanilla-Bereitstellungsmodell. Sie richten eine einzelne Instanz eines VNF ein, um eine bestimmte Netzwerkfunktion wie Routing oder Firewalling zu übernehmen. Es ist einfach und unkompliziert und erledigt seine Aufgabe ohne viel Schnickschnack.
• Mehrere VNF-Instanzen: Manchmal reicht ein VNF einfach nicht aus. In diesem Modell stellen Sie mehrere Instanzen derselben VNF bereit, um erhöhte Verkehrslasten zu bewältigen oder Redundanz und Hochverfügbarkeit bereitzustellen. Dieses Modell stellt Fehlertoleranz sicher, indem es die Verkehrsverarbeitung auf mehrere VNF-Instanzen verteilt.
• Service Chaining: Service Chaining umfasst die sequentielle Bereitstellung mehrerer VNF-Instanzen, um benutzerdefinierte Serviceketten zu erstellen, die auf spezifische Netzwerkanforderungen zugeschnitten sind. Jede VNF-Instanz führt eine bestimmte Netzwerkfunktion aus und der Datenverkehr fließt gemäß vordefinierten Richtlinien und Konfigurationen durch die Kette.

Fazit: Wie sieht die Zukunft von VNFs aus?

Virtuelle Netzwerkfunktionen bilden die Grundlage zukünftiger Netzwerkinnovationen. Mit dem rasanten Aufstieg des Cloud Computing bewegen sich Unternehmen auf Cloud-native Network Functions (CNFs), die nächste Generation der Virtualisierung. Dieser Trend beruht auf dem mutigen Weg, der durch die VNF-Technologie geebnet wurde, die Netzwerkfunktionen von teuren Hardwareabhängigkeiten befreit.