Rechenzentrumsnetzwerke: Was es ist, warum es wichtig ist und welche Typen es gibt

Ist es nicht magisch, wie Cloud-Dienste jederzeit und von überall aus kritische Daten und Apps bereitstellen?

Es gibt keine Cloud ohne ein Rechenzentrum, eine spezielle physische Einrichtung, die Daten und Anwendungen speichert, verarbeitet und verbreitet, um die IT-Operationen einer Organisation zu zentralisieren. Es gewährleistet die betriebliche Kontinuität, indem es proprietäre Vermögenswerte speichert.

Das Design von Rechenzentren basiert auf mehreren physischen und netzwerkbasierten Geräten, einschließlich Firewalls, Speichersystemen, Routern, Switches und Anwendungsbereitstellungs-Controllern. Netzwerklösungen für Rechenzentren verbinden diese Geräte und Infrastrukturknoten von Rechenzentren, um die Datenübertragung zu erleichtern. Ohne sie können Rechenzentrumsgeräte nicht miteinander oder mit externen Netzwerken kommunizieren.

Ein Rechenzentrumsnetzwerk (DCN) verbindet die Rechen- und Speichereinheiten eines Rechenzentrums, um optimale Leistung zu erzielen. Während einige Unternehmen noch immer lokale Rechenzentrumsnetzwerke und physische Server verwenden, wechseln viele zu cloud-nativen Umgebungen.

Ein Rechenzentrum muss all die Daten verbinden, die über mehrere Standorte, Rechenzentren, öffentliche Clouds, private Clouds, hybride Clouds und virtuelle private Clouds verteilt sind. Hier kommt das Rechenzentrumsnetzwerk ins Spiel. Moderne Rechenzentrumsnetzwerke nutzen Full-Stack-Netzwerk- und Sicherheitsvirtualisierung, um eine robuste Sicherheit und zentrale Verwaltung zu gewährleisten.

Bedeutung des Rechenzentrumsnetzwerks

Das Rechenzentrumsnetzwerk ist der Schlüssel zur Schaffung einer stabilen, zuverlässigen, skalierbaren und sicheren Netzwerk-Infrastruktur. DCN stellt sicher, dass die Infrastruktur den sich entwickelnden Kommunikationsbedürfnissen der Organisation entspricht und gleichzeitig Cloud-Computing und Virtualisierung unterstützt. Darüber hinaus verbessern Unternehmenslösungen für Rechenzentrumsnetzwerke die betriebliche Konsistenz, Automatisierung und Sicherheit – alles entscheidend für die Bereitstellung von Daten- und Anwendungsdiensten.

Das Rechenzentrumsnetzwerk ist entscheidend, weil es auch:

• Ressourcen zentralisiert und den Betrieb konsistent hält. Plattformen für Rechenzentrumsnetzwerke erleichtern das Verbinden von Ressourcen über die Cloud, lokale Einrichtungen und am Rand (näher am Ziel der Daten). Diese Lösungen gewährleisten auch eine konsistente Richtlinienanwendung während der Ressourcenintegration. Außerdem können Sie alles von einer einzigen Konsole aus verwalten.
• Automatisiert die Bereitstellung von Netzwerkdiensten. Heutige Unternehmen benötigen Geschwindigkeit und Agilität, da ihre Rechenzentren Aufgaben automatisieren, Arbeitslasten ausgleichen und Netzwerke programmieren. Werkzeuge für Rechenzentrumsnetzwerke sind effizienter als menschliche Administratoren bei der Handhabung dieser Aufgaben und der Reaktion auf dynamische Nutzungsänderungen.
• Erleichtert die Fehlersuche. Systeme für Rechenzentrumsnetzwerke helfen Unternehmen, das gesamte Netzwerk und seine Verbindungen zu visualisieren, um Netzwerkprobleme zu beheben.
• Verbessert die Sicherheit des Rechenzentrums. Da Rechenzentren wertvolle Informationen und geistiges Eigentum speichern, sind sie anfällig für Cyberangriffe. Rechenzentrumsnetzwerke schützen Anwendungen und Daten mit integrierten Sicherheitskontrollen, einschließlich der Fähigkeiten von Intrusion Detection Systems (IDS), Intrusion Prevention Systems (IPS) und Mikrosegmentierungssoftware.

Wie funktioniert das Rechenzentrumsnetzwerk?

Lösungen für Rechenzentrumsnetzwerke unterstützen die sich ändernden Anforderungen von Benutzern und Anwendungen und automatisieren traditionell manuelle und fehleranfällige Bereitstellungsaufgaben für Netzwerkdienste. Sie schaffen eine digitale Verbindung zwischen Rechenzentrumsgeräten und halten die IT-Infrastruktur der Organisation sicher.

DCN-Plattformen verwalten auch die Stilllegung von Anwendungen unter Einhaltung der De-Provisioning-Richtlinien. Dadurch können Unternehmen leicht verhindern, dass veraltete Richtlinien die Compliance, Konnektivität und Sicherheit beeinträchtigen.

Netzwerk-, Server- und Speicherinfrastruktur bieten Datendienste und verwalten Rechenzentrumsressourcen für DCN-Lösungen. Zum Beispiel ist ein reibungsloser Übergang des Datenverkehrs über lokale Geräte, öffentliche Clouds oder Colocation-Zentren nur mit Switches und Routern möglich. Werkzeuge für Rechenzentrumsnetzwerke verwalten alle Infrastrukturressourcen des Rechenzentrums, um sicherzustellen, dass die Bereitstellung von Datendiensten den Service Level Agreements (SLAs) entspricht. Diese Lösungen helfen Unternehmen auch, Server und Speicher- oder Netzwerkgeräte zu überwachen, zu diagnostizieren und zu reparieren.

Campusnetzwerk vs. Rechenzentrumsnetzwerk vs. Netzwerkbetriebszentrum

Ein Campusnetzwerk unterstützt Benutzer und ihre Geräte. Ein Rechenzentrumsnetzwerk hilft einer Unternehmensnetzwerkinfrastruktur, Daten für Anwendungen und Geräte zu verarbeiten. Ein Netzwerkbetriebszentrum (NOC) ermöglicht es IT-Managern, ein Kommunikationsnetzwerk zu überwachen und zu steuern.

Ein Campusnetzwerk oder Campus Area Network (CAN) verbindet mehrere lokale Netzwerke (LANs) innerhalb eines begrenzten geografischen Gebiets. Universitäten, Lagerhäuser und Unternehmensbüros verwenden CAN für einfachen Dateiaustausch, Internetzugang und Datenübertragung. Da die Daten diese Netzwerke nie verlassen, erleben Benutzer niedrigere Latenz und hohe Verfügbarkeit beim Senden und Empfangen von Daten. Campusnetzwerke ermöglichen es Ihnen auch, Netzwerkressourcen effizient zu steuern.

Ein Rechenzentrumsnetzwerk verbindet Server, Firewalls und andere physische und virtuelle Geräte, um den Datenaustausch mit extrem niedriger Latenz zu verarbeiten. Im Gegensatz zu Campusnetzwerken folgen Rechenzentrumsnetzwerke einer verlustfreien Warteschlangenrichtlinie, um zu verhindern, dass Geräte abstürzen.

Ein Netzwerkbetriebszentrum (NOC) oder Netzwerkmanagementzentrum ist ein zentraler Ort, den ein IT-Team verwendet, um die Netzwerkgesundheit und -leistung zu überwachen und Netzwerkunterbrechungen oder -ausfälle zu verhindern. NOC überwacht Infrastruktur, Firewalls, drahtlose Systeme und Netzwerkgeräte, um Probleme zu erkennen und zu lösen, sobald sie auftreten.

Arten von Rechenzentrumsnetzwerken

Rechenzentrumsnetzwerke verwenden physische und drahtlose Verbindungen, um Server, Knoten und andere Geräte zu verbinden. Basierend auf der Architektur von Cloud-Rechenzentren (wie Rechenzentren Server, Switches und Verkabelungsinfrastruktur verbinden), fällt das Design von Rechenzentren in eine der drei Kategorien: Drei-Schicht, Fat Tree und DCell.

1. Drei-Schicht-Rechenzentrumsnetzwerk

Ein Drei-Schicht-Rechenzentrumsnetzwerkdesign ist die häufigste Architektur in Rechenzentren. Es besteht aus drei Netzwerkschichtschichten: Kern, Aggregation und Zugang. Die Kernschicht verfügt über erweiterte Routing-Funktionen und ermöglicht es Rechenzentren, sich mit dem Internet zu verbinden. Die Aggregations- oder Verteilungsschicht verwaltet Uplinks von der Zugangsschicht zusammen mit Firewalls und Lastverteilung. Die Zugangsschicht ist die unterste Ebene im Drei-Schicht-Netzwerkmodell. Sie enthält traditionelle Top-of-Rack (TOR)-Switches, die Client-Knoten mit dem Netzwerk verbinden und Datenpakete an Endbenutzergeräte liefern.

Wie funktioniert ein Drei-Schicht-Netzwerk?

Zuerst erreicht ein Paket die Kernschicht und wird über Verteilungsswitches geroutet. Die Verteilungsschicht leitet das Paket dann an die Zugangsschicht weiter, die die Server verbindet. Pakete erfahren erhöhte Latenz, wenn sie durch drei physische Hops gehen. Fügen Sie Server-zu-Server-Verkehr hinzu, und die Anzahl der Hops erhöht sich noch mehr. Drei-Schicht-Netzwerke sind ideal für Nord-Süd-Verkehr, leiden jedoch unter verlorenen Paketen und Pufferüberläufen während des inneren Datenverkehrs des Rechenzentrums.

Drei-Schicht-Rechenzentrumsnetzwerke führten auch die Konfiguration des Spanning-Tree-Protokolls (STP) ein, um Schleifen zu verhindern. Schleifen treten tatsächlich häufig in einer Netzwerktopologie auf, wenn der Datenaustausch in einem LAN mit redundanten Pfaden erfolgt. Ein Spanning-Tree-Ausfall kann zu kontinuierlichen Schleifen führen.

Die oberen Schichten in einer Drei-Schicht-Architektur verwenden teure und energiehungrige Unternehmensnetzwerkgeräte. Diese Schichten bleiben aufgrund der steigenden Anforderungen an Cloud-Computing überlastet. Infolgedessen leiden Drei-Schicht-Rechenzentrumsnetzwerkdesigns unter Fehlertoleranz, Skalierbarkeit, Querschnittsbandbreite und Energieeffizienz.

Fat Tree Rechenzentrumsnetzwerke adressieren die Probleme von Drei-Schicht-Netzwerkdesigns.

2. Fat Tree Rechenzentrumsnetzwerk

CIos-Topologie ist eine mehrstufige Switching-, nicht-blockierende Architektur, die die Anforderungen an die Portanzahl in einem verbundenen Netzwerk minimiert. Fat Tree DCNs verwenden sie, um Querschnitts- und Überbuchungsbandbreitenprobleme von Drei-Schicht-Netzwerken zu lösen. CIos-Topologie ermöglicht es Fat Tree Netzwerken, zusätzliche Netzwerkswitches für den Zugriff auf Kern- und Aggregatschichten bereitzustellen.

Der Hauptunterschied zwischen Fat Tree Topologie und anderen besteht darin, dass ein Fat Tree Netzwerk eine gleiche Anzahl von Links aufweist, die einen Switch mit seinem übergeordneten Switch und unteren Schicht-Switches verbinden. Die Topologie besteht aus k Pods, von denen jeder (k/2) Server, Zugangsschicht-Switches und Aggregatschicht-Switches enthält. Jeder Pod enthält auch (k/2) Kern-Switches, die mit einem Aggregatschicht-Switch verbunden sind. Die maximale Anzahl von Pods in einem Fat Tree DCN entspricht der Anzahl der Ports in jedem Switch, was zu Skalierungsproblemen führt.

Baumbasierte Netzwerkstrukturen erwiesen sich als unzureichend für die Skalierbarkeit. Diese Netzwerke konnten mit dem steigenden Netzwerkbandbreitenverbrauch von Hochbandbreitenaktivitäten und dem MapReduce-Algorithmus, einem Programmiermodell, das riesige Datenmengen verarbeitet, indem es sie in handhabbare Stücke aufteilt, nicht Schritt halten. Infolgedessen entstand 2008 die DCell-Netzwerkstruktur.

3. DCell Rechenzentrumsnetzwerk

DCell-basierte DCNs verwenden serverzentrierte, hybride, fehlertolerante, skalierbare DCell-Strukturen, um Rack-, Server- und Linkausfälle zu adressieren. DCell verbindet einen Rechenzentrumsserver mit anderen mit seiner rekursiven Struktur. Diese Verbindung zwischen Servern mit Mini-Switches verhindert einzelne Netzwerkbandbreitenengpässe. Niemand muss mehr für teure Router oder Kern-Switches ausgeben.

DCell 0 ist der Baustein einer DCell-Netzwerkarchitektur. Es umfasst n Server und einen Commodity-Netzwerkswitch, der mit dem Server verbunden ist. Eine DCell 1-Zelle verbindet viele der DCell 0-Blöcke, eine DCell 2-Zelle verbindet DCell 1-Blöcke und so weiter. Aufgrund seines skalierbaren Designs kann eine vierstufige DCell mit sechs Servern in Cell 0 bis zu 3,26 Millionen Server aufnehmen.

DCell verwendet auch einen Richtungsfluss-Routing-Algorithmus (DFR), um den Datenverkehr gleichmäßig auf DCell-Links und -Server zu verteilen. Infolgedessen können Sie den einzelnen Ausfallpunkt minimieren, den eine normale Baumstruktur häufig erlebt.

Andere bekannte Rechenzentrumsnetzwerke sind Camcube, JellyFish, FiConn und BCube.

Verwaltung von Rechenzentrumsnetzwerken

Rechenzentrumsnetzwerke verlassen sich auf Software für das Management von Rechenzentrumsinfrastruktur (DCIM) für eine effiziente Netzwerkverwaltung. DCIM legt Richtlinien für die Verwaltung von Rechenzentrumsgeräten und zugehöriger Infrastruktur fest. Darüber hinaus erhalten Sie eine 360°-Sicht auf die Netzwerkkonfiguration, Komponenten und Abhängigkeiten des Rechenzentrums. Überlegen Sie, die folgenden Bereiche für eine effiziente DCN-Verwaltung zu überwachen.

• Echtzeitverfügbarkeit zeigt, wie effizient ein Rechenzentrum auf eingehende Leistungs- und Konnektivitätsanforderungen reagiert. Hohe Verfügbarkeit bedeutet, dass Ihr Netzwerk kontinuierlich ohne Ausfall funktionieren kann. Verwenden Sie Netzwerküberwachungstools für Rechenzentren, um Netzwerkprobleme zu identifizieren und zu lösen, bevor sie Ausfälle verursachen.
• Bandbreitenüberwachung verwendet Wachstums- und Nutzungsmusteranalysen von Anwendungen, um den Bandbreitenverbrauch zu kontrollieren. Systeme für Rechenzentrumsnetzwerke mit Bandbreitenüberwachungsfunktionen analysieren Leistungsmetriken wie Verwerfungen, Paketverluste, Verkehrsgeschwindigkeit und Fehler, um bei der Kapazitätsplanung zu helfen. Infolgedessen können Sie Verkehrsstaus verhindern und eine überlegene Netzwerkleistung sicherstellen.
• Netzwerkkonfigurationsmanagement verhindert, dass Fehlkonfigurationen von Rechenzentrumsressourcen Ausfälle oder Einnahmeverluste verursachen. Software für Rechenzentrumsnetzwerke mit Netzwerkkonfigurations- und Gerätelebenszyklusmanagement-Fähigkeiten hilft Ihnen, Geräte und Backups schnell zu konfigurieren und Compliance-Anforderungen zu erfüllen.

Vorteile von Rechenzentrumsnetzwerken

Lösungen für Rechenzentrumsnetzwerke verbessern die Skalierbarkeit und beschleunigen die Servicebereitstellung. Sie verfügen über Fähigkeiten zur Ursachenidentifikation und integrierte Analytik, die für die Verbindung von Sicherheits-, Routing- und Switching-Geräten unerlässlich sind. Nachfolgend sind einige Vorteile aufgeführt, die Sie mit Rechenzentrumsnetzwerken realisieren können.

• Betriebliche Einfachheit. Unterschiedliche Netzwerkarchitekturen mit mehreren Switching-Hardware-Tools, Betriebssystemen und Lizenzplänen erschweren die IT-Operationen für viele Organisationen. Systeme für Rechenzentrumsnetzwerke verlassen sich auf eine Microservice-Architektur, um einen identischen Betrieb für alle Switches und über alle Unternehmensnetzwerkdomänen hinweg sicherzustellen.
• Schnellere Servicebereitstellung. Traditionell verwendeten Rechenzentren isolierte Infrastrukturschichten. Infolgedessen verbrachten IT-Teams Stunden damit, Infrastrukturanforderungen und -aufgaben manuell auszuführen. Werkzeuge für Rechenzentrumsnetzwerke erleichtern effizientere IT-Operationen und Servicebereitstellungsaufgaben über mehrere Netzwerk-Infrastrukturumgebungen hinweg.
• Einfache Fehlerbehebung. Werkzeuge für Rechenzentrumsnetzwerke helfen Ihnen auch, Probleme in physischen und virtuellen Netzwerken zu identifizieren. Diese einfache Diagnose gewährleistet eine schnellere Lösung.

Beste Lösungen für Rechenzentrumsnetzwerke

Die Wahl der richtigen Lösung für Rechenzentrumsnetzwerke ist entscheidend für einen nahtlosen Datenfluss zwischen IT-Ressourcen und Rechenzentren. Entdecken Sie die besten Tools, die stabile Verbindungen zwischen Infrastrukturressourcen schaffen.

Um in diese Kategorie aufgenommen zu werden, muss das Softwareprodukt:

• Daten zwischen Rechenzentrumsgeräten und -ressourcen übertragen.
• Rechenzentren mit Cloud-Computing-Lösungen verbinden.
• Benutzern die Verwaltung von Netzwerkanforderungen ermöglichen.

*Nachfolgend sind die fünf führenden Lösungen für Rechenzentrumsnetzwerke aus dem G2 Fall 2024 Grid® Report aufgeführt. Einige Bewertungen können zur Klarheit bearbeitet worden sein.

VMware NSX verbindet Apps über Rechenzentren, Container und Multi-Cloud-Umgebungen mit Full-Stack-Netzwerk- und Sicherheitsvirtualisierung.

Was Benutzer am meisten mögen:

„VMware NSX Data Center ist die perfekte Lösung für alle Netzwerkbedürfnisse in und zwischen Rechenzentren, die mehrere Cloud-Technologien betreiben. Seine Kompatibilität mit den führenden Cloud-Technologien macht es zum besten auf dem Markt.“

- VMware NSX Review, Siddhant R.

Was Benutzer nicht mögen:

„Redundanz und seine Flexibilität zur Skalierung.“

- VMware NSX Review, Ronald T.

2. ManageEngine OpManager

ManageEngine OpManager bietet Netzwerküberwachungsfunktionen, die für die Verwaltung von Netzwerken, die Verfolgung von Firewalls und die Analyse von Bandbreiten unerlässlich sind.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Es hilft, Gesundheitsprobleme von Servern oder Systemen in der Organisation zu identifizieren. Am meisten mochte ich die Schwellenwertberechnung und die Netzwerküberwachung in diesem Tool. Es ist einfach, auf Systemen zu implementieren.“

- ManageEngine OpManager Review, Surekha K.

Was Benutzer nicht mögen:

„ManageEngine OpManager ist eine zusammengefügte Lösung. Die Komponenten scheinen nicht miteinander zu arbeiten und haben unterschiedliche Wege, ähnliche Aufgaben wie das Hinzufügen von Anmeldeinformationen zu erledigen. Dies machte die Pflege und Wartung des Tools mühsamer als jede Arbeit, die es möglicherweise gespart hätte.“

- ManageEngine OpManager Review, Benjamin S.

3. Nvidia Virtual GPU

Obwohl Nvidia Virtual GPU nicht in erster Linie ein Netzwerktool ist, spielt es eine entscheidende Rolle bei der Zuweisung und Nutzung von Ressourcen innerhalb eines Rechenzentrumsnetzwerks, beeinflusst Verkehrsströme, Arbeitslastverteilung und die Gesamtleistung des Netzwerks.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Früher musste ich eine dedizierte GPU pro VM haben, was Platz und Systemressourcen verschwendete; jetzt kann ich die GPU zwischen Gästen teilen. Dies ermöglicht es meinem Unternehmen, Geld zu sparen.“

- Nvidia Virtual GPU Review, Gopi Y.

Was Benutzer nicht mögen:

„Ein potenzieller Nachteil ist die Komplexität bei der anfänglichen Einrichtung und Konfiguration, die spezielles Wissen und sorgfältige Planung erfordern kann, um die Leistung für spezifische Anwendungsfälle zu optimieren. Ein weiterer wäre die Lizenzkosten.“

- Nvidia Virtual GPU Review, Lokesh G.

4. Arista Networks

Arista Networks bietet datengesteuerte Cloud-Netzwerklösungen, um Unternehmen beim Aufbau robuster, leistungsstarker Netzwerkdesigns zu unterstützen, die öffentliche, private und hybride Clouds bedienen.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Wir verwenden Arista Network Switches und Wireless Solution. Das Beste an dem Produkt ist, dass sie eine Zero-Touch-Bereitstellung haben, einfach zu verwalten sind und sehr effektiv sind. Auch der Support von Arista Networks ist vergleichsweise gut.“

- Arista Networks Review, Mayur S.

Was Benutzer nicht mögen:

„Linkausfälle könnten minimiert und der Service verbessert werden.“

- Arista Networks Review, Mahendra M.

5. Cisco Application Centric Infrastructure (ACI)

Cisco Application Centric Infrastructure (ACI) hat das Rechenzentrumsnetzwerk erheblich transformiert, indem es einen flexibleren, skalierbareren und anwendungszentrierten Ansatz bietet. Es adressiert viele der Herausforderungen, die mit der traditionellen Netzwerkverwaltung verbunden sind, wie Komplexität, manuelle Konfiguration und fehlende Anwendungsoptimierung, was es zu einer beliebten Wahl für Organisationen macht, die ihre Rechenzentren modernisieren möchten.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Cisco ACI ermöglicht die automatisierte Bereitstellung und Orchestrierung von Netzwerkdiensten, wodurch manuelle Konfigurationsfehler reduziert werden. Es ist auch darauf ausgelegt, effizient zu skalieren, sodass Sie Ihr Rechenzentrumsnetzwerk bei Bedarf ohne größere Unterbrechungen erweitern können.“

- Cisco Application Centric Infrastructure (ACI) Review, Rafiq J.

Was Benutzer nicht mögen:

„Ein potenzieller Nachteil von Cisco ACI kann seine anfängliche Komplexität bei der Einrichtung und Konfiguration sein, die erhebliches Fachwissen erfordern kann. Darüber hinaus können Lizenzkosten und die Notwendigkeit kompatibler Hardware für einige Organisationen einschränkende Faktoren sein. Die laufende Wartung und Aktualisierungen können ebenfalls Herausforderungen darstellen.“

- Cisco Application Centric Infrastructure (ACI) Review, Attilio V.

Halten Sie Ihr zentrales Nervensystem ruhig

Ein Rechenzentrumsnetzwerk fungiert als zentrales Nervensystem, das die Infrastruktur und Geräte des Rechenzentrums verbindet. Seine Fähigkeit, einen nahtlosen Informationsaustausch zu erleichtern, ist entscheidend für die Verarbeitung und Bereitstellung geschäftskritischer Informationen. Die Wahl des richtigen Tools bedeutet, dass Ihr Rechenzentrum zuverlässiger, skalierbarer und flexibler ist.

Erfahren Sie, warum Sie in Betracht ziehen sollten, energieverbrauchende Rechenzentren in grüne Rechenzentren umzuwandeln.

Dieser Artikel wurde ursprünglich 2023 veröffentlicht. Er wurde mit neuen Informationen aktualisiert.