Was ist eine SmartNIC und warum könnte man eine benötigen?
Ursprünglich wurden Netzwerkschnittstellenkarten (kurz NICs) lediglich dafür entwickelt, Rechen- und Speichergeräte mit einem Ethernet-Netzwerk zu verbinden. Seit Jahrzehnten sind sie aus der Netzwerkwelt nicht mehr wegzudenken. Um mit modernen Technologien Schritt zu halten, sind sie exponentiell leistungsfähiger geworden und bieten heute weit mehr als ihre ursprüngliche Kernfunktionalität. Da Cloud-First-Strategien zunehmend durch Leistungseinbußen und steigende Kosten beeinträchtigt werden, dürfte die neueste Generation – SmartNICs – eine entscheidende Rolle bei der Wiederbelebung hyperskalierbarer Cloud-Architekturen spielen. In diesem Artikel erläutern wir ausführlich, wie die neue Lösung von F5 – eine Kombination aus BIG-IP Virtual Edition und einer Intel SmartNIC – Cloud-Umgebungen vor DDoS-Bedrohungen schützen kann, deren Ausmaß weit über das hinausgeht, was eine reine Softwarelösung bewältigen kann – und das bei deutlich niedrigeren Gesamtbetriebskosten.
Durch integrierte programmierbare Komponenten wie FPGAs, NPUs oder SoCs sind SmartNICs in der Lage, benutzerdefinierte Netzwerkfunktionen im Auftrag der Anwendungen und Server auszuführen, mit denen sie verbunden sind. Dadurch werdenCPU-Ressourcen entlastet und die Leistung erheblich verbessert. Im Gegensatz zu manch anderen „smarten“ Produkten, mit denen Sie vielleicht vom Taxi aus die Temperatur Ihres Kühlschranks einstellen oder beim Suchen nach Erbsen im Gefrierfach mit den Kardashians Schritt halten können, bieten SmartNICs tatsächlich einen echten Mehrwert. Da sie bei veränderten Anforderungen neu programmiert werden können, tragen sie zu der architektonischen Flexibilität und Agilität bei, die Unternehmen bei der Bereitstellung cloudnativer Netzwerkfunktionen benötigen.
Für Serviceprovider und Unternehmen, die auf eine 5G-Netzwerkinfrastruktur und moderne Cloud-Architekturen umsteigen, ist dies besonders nützlich: Virtuelle Umgebungen können auf kostengünstigen, standardbasierten Servern gehostet werden, während bestimmte Funktionen auf eine SmartNIC ausgelagert werden. Dadurch wird die Leistung gesteigert und die Latenz sowohl im Kernnetz als auch am Netzwerkrand reduziert.
Mit Blick auf die Anforderungen von Multi-Access-Edge-Computing-Architekturen (MEC) bewertet der Branchenanalyst Zeus Kerravala das Potenzial von SmartNICs zur Stärkung von 5G-Netzen positiv. „Alles, was dazu beiträgt, Edge-Anwendungen und -Dienste in großem Maßstab und mit geringer Latenz für Nutzer bereitzustellen, verschafft Dienstanbietern in diesem hart umkämpften Markt einen Wettbewerbsvorteil“, so Kerravala. „Die Erweiterung von Edge-VNFs durch SmartNICs zur Stärkung der Sicherheitskontrollen und Beschleunigung von Anwendungsfällen im Datenverkehrsmanagement wie NAT oder Traffic-Shaping könnte 5G-Netze robuster und zuverlässiger machen.“
Daher freuen wir uns, die allgemeine Verfügbarkeit der neuen F5-Lösung BIG-IP VE für SmartNICs bekannt zu geben. Diese gemeinsame Lösung besteht aus einer BIG-IP AFM Virtual Edition, die in eine Intel FPGA Programmable Acceleration Card (PAC) N3000 (eine FPGA-basierte SmartNIC) integriert ist, und ermöglicht Unternehmen den Umstieg von F5-Hardware auf Software, ohne dabei auf die gewohnt hohe Leistung verzichten zu müssen.
Der erste Anwendungsfall für diese neue Lösung konzentriert sich auf den unverzichtbaren DDoS-Schutz und trägt damit der wachsenden Sorge Rechnung, dass mit der weltweiten Einführung von 5G-Netzen eine neue Generation von DDoS-Bedrohungen im Hyperscale-Bereich entstehen könnte. Auf der Grundlage von mehr als zehn Jahren Erfahrung in der FPGA-Programmierung hat F5 den in Intels PAC N3000 integrierten FPGA so programmiert, dass eingehende DDoS-Angriffe effizient abgewehrt werden. Durch die Auslagerung der Erkennung und Abwehr von DDoS-Angriffen von AFM VE auf die SmartNIC werden nicht nur VE-CPU-Zyklen für andere Funktionen freigesetzt, sondern auch die Gesamtkapazität zur DDoS-Abwehr erheblich gesteigert. Erste Tests, bei denen die BIG-IP VE for SmartNICs-Lösung mit einer rein softwarebasierten BIG-IP AFM VE-Instanz verglichen wurde, zeigten, dass Erstere einem bis zu 300-mal stärkeren DDoS-Angriff standhalten kann und gleichzeitig die Gesamtbetriebskosten um etwa 47 % senkt.
Ronnie Vasishta, Vice President und General Manager der Programmable Solutions Group von Intel, erläuterte, wie diese gemeinsame Lösung eine derzeitige Marktlücke schließt:
„Serviceprovider vollziehen den Übergang zur Cloud, um die Flexibilität und Agilität ihrer Architektur zu erhöhen. Ohne den Einsatz leistungsstarker, maßgeschneiderter Hardware fällt es ihnen jedoch schwer, die von ihnen erwarteten hohen SLAs und Verbindungen mit extrem niedriger Latenz bereitzustellen. Durch den Einsatz von Intels FPGA PAC N3000 als Bestandteil einer Intel-Serverplattform ermöglicht diese hybride BIG-IP VE-Lösung für SmartNICs den Anbietern, schnell zu agieren, ohne Abstriche bei Rechenleistung und Performance machen zu müssen – und gleichzeitig die Sicherheit und hohe Verfügbarkeit ihres Netzwerks auf Carrier-Niveau zu gewährleisten.“
Als Pionier im Bereich der Multi-Cloud-Anwendungsdienste nutzt F5 als erstes Unternehmen die SmartNIC-Technologie, um seine virtuelle DDoS-Lösung zu stärken. Durch den Einsatz von Erkenntnissen zu Netzwerkbedrohungen, maschinellem Lernen, paketbasierter Analyse und Positivlisten innerhalb der SmartNIC kann diese innovative Lösung Netzwerkangriffe effizienter abwehren und mit sich wandelnden Bedrohungsszenarien Schritt halten, während sie zugleich Ihre Software-First-Strategie beschleunigt. Und für alle, die Bedenken haben, eine weitere Inline-Komponente einzuführen: Die Überprüfung und Entfernung schädlicher Pakete innerhalb der SmartNIC erfolgt mit voller Leitungsgeschwindigkeit – ohne nachteilige Auswirkungen auf die Latenz oder das Benutzererlebnis.
In Gesprächen mit Clint Huffaker, Technical Solutions Architect bei WWT – einem der globalen Vertriebspartner von F5 – bekräftigte Clint, dass eine solche Lösung erforderlich sei, um Kunden bei der Migration in die Cloud zu unterstützen. Er erklärte:
„Die meisten unserer Kunden haben beim Wechsel in die Cloud vor allem zwei Bedenken: Sicherheit und Leistung. Wir sind von dieser neuen Lösung äußerst begeistert und gehen davon aus, dass sie uns dabei helfen wird, diese beiden seit Langem bestehenden Bedenken unserer Kunden auszuräumen.“
Derzeit ist die BIG-IP VE für SmartNICs als Add-on für neue oder bestehende BIG-IP Advanced Firewall Manager VE-Instanzen verfügbar. Ausführlichere Informationen finden Sie in dieser Lightboard Lesson oder in diesem DevCentral-Artikel.
Weitere Ressourcen
- F5 & Intel Lösungsübersicht – BIG-IP VE für SmartNICs
- BIG-IP VE-Datenblatt
- BIG-IP AFM Datenblatt für Serviceanbieter
- Intel FPGA PAC N3000 SmartNIC – Produktübersicht
- Erweiterter DDoS-Schutz für Cloud-/NFV-Umgebungen mit BIG-IP VE für SmartNICs
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