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Seit 2009 wird der Backbone der HU auf Basis von MPLS-Routern betrieben. Die bisher eingesetzte Technik ist komplex, kostenintensiv und in die Jahre gekommen. Es bedarf ihrer Ablösung. Dazu wurden verschiedene Ansätze evaluiert. Die Wahl fiel letztendlich auf die Fabric-Technologie.
Zielstellung
Die Neuausrichtung des HU-Backbones zielte darauf ab, die Vorteile der MPLS-Technologie beizubehalten und gleichzeitig ihre Nachteile zu eliminieren. Die Wahl fiel auf die Fabric-Technologie, speziell auf die Ethernet Fabric von Extreme Networks. Sie erfüllt die Anforderungen, erlaubt höhere Geschwindigkeiten und bietet Vorteile in Bezug auf Skalierbarkeit, Performance, Redundanz und Management. Außerdem sind die Port-, Beschaffungs- und Wartungskosten im Vergleich zur MPLS-Technik deutlich günstiger.
Funktionsweise
Der Begriff „Fabric“ (Gewebe) bezeichnet einen Verbund von Netzwerkknoten (Switches) in einer Topologie, in der mehrere Wege zur Lastverteilung genutzt werden (Multi-Pathing). Eine Fabric trennt die physikalische Infrastruktur (Switches, Verbindungen/Links) von Diensten (Services), die auf dieser Infrastruktur genutzt werden. Services (im Fabric-Kontext als VSNs bezeichnet) sind gemäß dem OSI-Modell Layer-2- (VLANs) und Layer-3-Dienste (Routing). Diese werden in einer Fabric bei geringer Komplexität und sehr guter Skalierbarkeit virtualisiert.
Die Besonderheit der Ethernet-Fabric: Es wird kein IP-Netzwerk als darunterliegende Ebene zur Bildung der Fabric benötigt. Ihr Aufbau basiert auf etablierten Protokollen mit einigen Erweiterungen und ist insgesamt relativ einfach. Eine automatisierte Inbetriebnahme von Fabric-Knoten (Zero Touch Fabric) ist möglich.
Die Architektur der Ethernet-Fabric kann aus Ringen, Maschen, dem Spine-Leaf-Modell oder einer Kombination dieser Formen bestehen.
Weiterhin erlaubt die Fabric Verbesserungen bei der Geo-, Layer-2- sowie Layer-3-Redundanz durch SMLT und DVR, was ungünstige Wege vermeidet und sowohl Ost-West- als auch Nord-Süd-Verkehr im Netz reduziert.
Aufbau und Migration
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Das Kernnetz der Fabric wird aus vier Switches des Typs VSP7400 gebildet. Diese werden an den Standorten Rudower Chaussee 25 und 26 (ESZ), Unter den Linden 6 und Planckstr. 14 (GZ) installiert. Jeder VSP7400 bekommt zwei 100-G-Verbindungen sowie weitere Verbindungen mit niedrigen Geschwindigkeiten zu seinen benachbarten Core-Switches. Letztlich soll jeder Fabric-Switch über alternative Pfade verfügen.
Als Ersatz für die MPLS-Router an den übrigen Standorten kommen Switches der Typen 5520 und VSP4900 zum Einsatz. Perspektivisch sind eine Ausdehnung der Fabric in die Distributions-Ebene (Gebäudeverteiler) und Fabric-Switches für die Anbindung von Servern (Top of the Rack) vorgesehen. Der Einsatz von Fabric-Technik im Access-Bereich ist nicht geplant.
Die Geschwindigkeiten der Fabric-Switches auf den Uplinks variieren zwischen 10, 25, 40 und 100 GBit/s.
MPLS- und Fabric-Core werden übergangsweise parallel betrieben. Nach der Installation des Fabric-Kernnetzes erfolgen die Anbindungen des MPLS-Backbones (Layer-2 & -3) und der zentralen Firewalls. Das Routing wird schrittweise von der Fabric übernommen. Die Switches, die als Gebäudeverteiler in Adlershof arbeiten, werden auf Fabric-Knoten geschwenkt. Gleichzeitig erfolgt die Ablösung proprietärer Redundanzprotokolle und eine verteilte redundante Anbindung auf Basis von LACP.
Anschließend erfolgt die Abschaltung der beiden MPLS-Router am Standort Adlershof. Weitere MPLS-Router in Mitte werden sukzessive ersetzt. Falls notwendig, wird MPLS-Traffic zur Aufrechterhaltung der Redundanz von MPLS-Knoten durch die Fabric geleitet.
In der ersten Ausbaustufe sind für den Betrieb des Backbone etwa 40 Fabric-Switches vorgesehen. Die Fabric soll im ersten Quartal 2023 in Betrieb gehen und MPLS bis voraussichtlich Mitte 2024 ganz ablösen.