Nach vielen Jahren der Diskussionen und Machbarkeitsnachweise geht die Virtualisierung von Netzwerkfunktionen (NFV) nun von der Konzeptphase in die Umsetzungsphase über.
Einige Dienstanbieter haben mit der Einführung von NFV-Infrastrukturplattformen begonnen, während manche von ihnen bereits erste NFV-basierte Anwendungsfälle und Anwendungen auf diesen Plattformen bereitgestellt haben.
Die Virtualisierung des Evolved Packet Core (EPC) und des Gi-LAN ist einer der Anwendungsfälle, die derzeit in der Branche auf großes Interesse stoßen.
Bei der Bereitstellung eines virtuellen Gi-LANs müssen zwei grundlegende Fragen beantwortet werden. Die erste betrifft die Konsolidierung: Fassen wir mehrere Gi-LAN-Funktionen in einer einzigen virtuellen Netzwerkfunktion (VNF) zusammen oder zerlegen wir die Gi-LAN-Architektur vollständig in viele separate VNFs?
Die zweite Frage betrifft die Skalierung. Wie lässt sich diese Architektur effektiv horizontal skalieren, wenn eine einzelne virtuelle Maschine möglicherweise nicht genügend Kapazität bietet, um die Arbeitslast des Gi-LAN zu bewältigen?
Um ihre Netzwerke abzusichern und zu monetarisieren, setzen Mobilfunkbetreiber im Gi-LAN zahlreiche unterschiedliche Technologien ein, darunter unter anderem TCP-Optimierung, Videooptimierung, Header-Anreicherung, Deep Packet Inspection, Gi-Firewalls und Carrier-Grade NAT (CGNAT).
In der Vergangenheit wurden viele dieser Funktionen auf unterschiedlichen Plattformen bereitgestellt, die häufig von verschiedenen Anbietern stammten. In den letzten Jahren haben Mobilfunkbetreiber ihre Gi-LAN-Architektur konsolidiert und vereinfacht.
Durch die Konsolidierung konnten Mobilfunkbetreiber ihre Gesamtbetriebskosten erheblich senken. Bei der Migration dieser Architektur auf eine NFV-Plattform, die auf handelsüblicher Standardhardware basiert, könnte die Versuchung bestehen, die Architektur in verschiedene eigenständige VNFs zu zerlegen, die jeweils einer einzelnen Funktion gewidmet sind.
Diese aufgeteilte Architektur ist durchaus sinnvoll, wenn die verschiedenen Gi-LAN-Funktionen jeweils nur für eine ganz bestimmte Teilmenge der Datenströme relevant sind. Auf Grundlage geschäftlicher Richtlinien und durch die Interaktion mit einer Policy and Charging Rules Function (PCRF) kann eine intelligente Engine zur Dienstklassifizierung am Eingang des Gi-LAN ermitteln, welche Datenströme an bestimmte, als separate VNFs bereitgestellte Funktionen weitergeleitet und/oder über eine Service-Chain geführt werden müssen. Diese VNFs müssen dann nur den Datenverkehr verarbeiten, für den sie tatsächlich zuständig sind. Dadurch wird der Datenverkehr äußerst effizient auf alle VNFs verteilt.
Wenn Gi-LAN-Funktionen jedoch auf nahezu den gesamten Datenverkehr angewendet werden müssen, bietet diese Aufteilung der Funktionen keinen Mehrwert. Als Beispiele seien die TCP-Optimierung und Gi-Firewalls genannt. Nahezu der gesamte Gi-LAN-Datenverkehr muss von diesen beiden Funktionen verarbeitet werden. Ihre Konsolidierung in einer einzigen VNF führt daher zu ähnlichen Effizienzsteigerungen wie bei einer physischen Bereitstellung.
Tatsächlich ist hier kein intelligenter Dienstklassifikator erforderlich, um eine VNF auszuwählen, und es ist auch kein Hairpinning in die SDN-Schicht hinein und wieder heraus nötig, um den Datenverkehr von einer VNF zur nächsten zu leiten. Darüber hinaus verursacht das Hinzufügen einer Firewall-Funktion zu einer TCP-Optimierungsfunktion nur einen sehr geringen zusätzlichen CPU-Aufwand, sodass die Vorteile der Konsolidierung auch in einer NFV-Umgebung bestehen bleiben.
Eine weitere Herausforderung besteht darin, Workflows zu bewältigen, deren Umfang die Kapazität einer einzelnen VNF übersteigt. Einige Anbieter verfolgen den Ansatz, eine VNF aus mehreren virtuellen Maschinen (VMs) bestehen zu lassen. Die meisten Funktionen im Gi-LAN sind zustandsbehaftet. Das bedeutet, dass der ein- und ausgehende Datenverkehr derselben Datenströme auf derselben VM verarbeitet werden muss. Trifft der ausgehende Datenverkehr auf einer anderen VM ein als derjenigen, die den eingehenden Datenverkehr verarbeitet hat, ist daher eine Kommunikation zwischen den VMs erforderlich, um den Datenverkehr an die richtige VM weiterzuleiten. Dies führt unweigerlich zu Leistungseinbußen.
Bei F5 haben wir uns für den Ansatz entschieden, bei dem eine VNF immer als einzelne VM bereitgestellt wird und die Skalierung der Architektur auf mehrere VMs zu einem externen Designfaktor wird. Dafür stehen verschiedene Scale-out-Techniken zur Verfügung, die von sehr einfach bis hochentwickelt reichen.
Eine sehr einfache Scale-out-Architektur basiert auf IP-basiertem Traffic-Hashing über die verschiedenen VMs hinweg, beispielsweise mittels Equal-Cost Multipath (ECMP). Diese Technik hat jedoch mehrere Nachteile und ist für die meisten Anwendungsfälle im Gi-LAN nicht praktikabel. SDN-basierte Ansätze zur Steuerung der Datenverkehrsverteilung können einige dieser ECMP-Einschränkungen umgehen, die Möglichkeiten wären jedoch weiterhin begrenzt und hängen stark vom gewählten SDN-Anbieter ab.
Der mit Abstand flexibelste und fortschrittlichste Ansatz zur horizontalen Skalierung beliebiger Gi-LAN-Funktionen, der vollständig unabhängig vom zugrunde liegenden Netzwerk und/oder SDN ist, wird durch einen zustandslosen softwarebasierten Load Balancer ermöglicht (der ebenfalls in Form von VMs bereitgestellt wird). Dank seiner Zustandslosigkeit lässt er sich nahezu unbegrenzt horizontal skalieren, da weitere VMs für den zustandslosen Lastenausgleich hinzugefügt werden können, ohne die konsistente Verteilung des Datenverkehrs auf die VMs zu beeinträchtigen, welche die Gi-LAN-Funktionen bereitstellen.
Ausgehend von den obigen Ausführungen halten wir es für äußerst wichtig, dass jeder Mobilfunkbetreiber bei der Migration seiner Gi-LAN-Architektur von der physischen auf die virtuelle Ebene sowohl die Konsolidierung als auch die horizontale Skalierung sorgfältig berücksichtigt.
Über den Autor
Ähnliche Blogbeiträge
F5 und Equinix bündeln ihre Kräfte, um die sichere Anwendungsbereitstellung in Multicloud-Umgebungen zu vereinfachen
F5 und Equinix ermöglichen es Unternehmen, sich weltweit sicher und zuverlässig mit ihren Partnern zu vernetzen.
API-Sicherheitsrisiken und -herausforderungen
Erfahren Sie, warum APIs für die moderne App-Entwicklung unverzichtbar sind und wie Sie sie vor den häufigsten Sicherheitslücken schützen. Profitieren Sie von Expertentipps und direkt umsetzbaren Strategien.
Ein Meilenstein für die Community Impact Grants von F5
F5 feiert das fünfjährige Bestehen seines innovativen Community Impact Grant-Programms, das gemeinnützige Organisationen, bei denen sich F5-Mitarbeitende ehrenamtlich engagieren, mit Fördermitteln in Höhe von 5.000 US-Dollar unterstützt.
Mit moderner, anpassungsfähiger und sicherer Gesundheits-IT Leben retten
Die IT-Investitionen im Gesundheitswesen tragen dazu bei, die schnellsten Wege zu einer besseren Versorgung zu finden, indem sie die medizinische Betreuung näher an die Patientinnen und Patienten bringen. Viele Gesundheitsunternehmen nutzen riesige Mengen an klinischen und anderen Gesundheitsdaten, um Entwicklungen zu verfolgen und übergreifende Trends in der gesamten Gesundheitslandschaft zu erkennen. Gleichzeitig nähern sie sich einer möglichst präzisen, individuell zugeschnittenen Versorgung an.
Verbesserung der Benutzer- und Administrationserfahrung durch sicheren hybriden Zugriff
Diese Kombination aus BIG-IP Access Policy Manager und Azure Active Directory ermöglicht Identitätsföderation, zentralisierten Benutzerzugriff (über Single Sign-on) und erhöhte Anwendungssicherheit (durch Multi-Faktor-Authentifizierung) für geschäftskritische Anwendungen sowie cloudbasierte und SaaS-Anwendungen. Dieser Ansatz vereinfacht die Einrichtung und Bereitstellung, reduziert den Verwaltungsaufwand und verbessert die gesamte Administration.
Das Internet der Sicherheitsdinge
Nein, das ist keine Tirade über die Sicherheit des IoT. Es ist eine Geschichte über Veränderung – genauer gesagt über Veränderung und ihre Auswirkungen auf die Sicherheit. Veränderung ist allgegenwärtig. Es gibt unzählige Axiome und Sprichwörter über Veränderung, also ist es ...