Inhaltsverzeichnis I

Inhaltsverzeichnis   I

Abbildungsverzeichnis   III

Tabellenverzeichnis IV   

Abk  ürzungsverzeichnis  V

1  Einleitung  1

1.1  Problemstellung  1

1.2  Ziele und Vorgehensweise  2

2  Grundlagen und technologische Betrachtung  3

2.1  Historische Entwicklung des WAN bis zur Gegenwart  3

2.1.1  Internet Service Provider (ISP)  5

2.1.2  Standleitungen und Breitbandzugänge  5

2.1.3  Gegenüberstellung ISO/OSI- und TCP/IP-Referenzmodell  6

2.1.4  IP Protokolle und IP Pakete  7

2.1.5  MPLS Netzwerke  11

2.2  Internet - zukünftige technologische Entwicklung  13

3  Bandbreitenmanagement - die intelligente Beschleunigung  

von  WAN-Anwendungen im Unternehmensnetzwerk  15

3.1  Einleitung und Begriffsbestimmung  15

3.2  Identifikation von WAN-Anwendungen  16

3.3  Probleme der eingesetzten WAN-Anwendungen  18

3.4  Zuteilung von Netzwerkressourcen nach Geschäftsprioritäten  19

3.4.1  Abschirmung infizierter Hosts  20

3.4.2  Zuweisung von Serviceklassen  20

3.4.3  Quality of Service (QoS)  21

3.5  Technologie zur Erhöhung von Leistung und Kapazität  22

3.5.1  Beschleunigungstechnologien  22

3.5.2  Datenreduktion und Komprimierung  23

3.5.3  Bedeutung der intelligenten Beschleunigung  24

3.6  Einsatzszenarien für das Bandbreitenmanagement  25

Inhaltsverzeichnis II

4  Praktisches Beispiel des Bandbreitenmanagements in einem  

mittelst  ändischem Unternehmen  30

4.1  Problemanalyse  30

4.2  Ist-Analyse / Maßnahmen zur Problembeseitigung  31

4.3  Soll-Konzept und technische Implementierung  37

4.4  Vor- und Nachteile der Implementierung  38

5  Resultat  40

Literaturverzeichnis   VII

Anhang   

Komprimierungs  - und Beschleunigungsmodul, PolicyCenter, ReportCenter  

Abbildungsverzeichnis   

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: ARPANET 1969 - Vernetzung von vier Universitäten  

Abbildung  2: ISO/OSI- und TCP/IP-Referenzmodell im Vergleich  

Abbildung  3: Prinzipieller Aufbau eines IP-Header  

Abbildung  4: Darstellung eines IP-Paketes mit angehängten Nutzdaten  

Abbildung  5: Darstellung eines TCP-Verbindungsaufbaus  

Abbildung  6: IP/MPLS- im Vergleich mit ISO/OSI- und TCP/IP-Modell  

Abbildung  7: Darstellung eines MPLS-Netzwerks mit Label Edge Routing  

Abbildung  8: Zukauf von Bandbreite zeigt nur kurzzeitig Wirkung  

Abbildung  9: Bandbreitenbelegung nach der Identifikation  

Abbildung  10: Zuteilung von Netzwerkressourcen nach Geschäftsprioritäten  

Abbildung  11: Intelligente Beschleunigung im direkten Vergleich  

Abbildung  12: PacketShaper PS 10000 von Packeteer  

Abbildung  13: MPLS Netzwerk mit WAN Appliances  

Abbildung  14: Zentraler WAN Link mit einer Appliance in der Zentrale  

Abbildung  15: Zentraler Internet Link mit einer Appliance in der Zentrale  

Abbildung  16: Kompletter Einsatz im WAN/Internet link des Unternehmens  

Abbildung  17: IST-Topologie der ProxySoft AG  

Abbildung  18: Übersicht der Bandbreitenverteilung in der Filiale  

in  China  

Abbildung  19: Falsche Klassifizierung des Datenverkehrs  

Abbildung  20: Beispiel einer Anwendungsklassifizierung auf  

Layer  7 Plus Ebene  

Abbildung  21: Schematische Darstellung des Engpasses von LAN auf MPLS  

Abbildung  22: Lösung des Engpasses von LAN auf MPLS durch den Einsatz  

der  Appliance in der Zentrale  

Abbildung  23: Ausbau des Unternehmensnetzwerkes mit Appliances  

IV Tabellenverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Anzahl der im Internet angeschlossenen Host seit 1982 4

Tabelle 2: Hauptprobleme verschiedener Anwendungen in Unternehmen 18

Tabelle 3: Übersicht Kompakt: Die Zuweisung von Serviceklassen 21

Tabelle 4: Übersicht der Technologien zur Erhöhung von Leistung und Kapazität 24

Tabelle 5: Konvergenzprofil 1 zu IP-Telefonie, VoIP, VidCon 31

Tabelle 6: Konvergenzprofil 2 zu SAP, Oracle und ERP 31

Abkürzungsverzeichnis V

Abkürzungsverzeichnis

ARP Address Resolution Protocol

ARPA Advanced Research Projects Agency

ATM Asynchronous Transfer Mode

CIFS Common Internet File System

DDoS Distributed Denial of Service

DiffServ Differentiated Services

DNS Domain Name System

Euro-IX European Internet Exchange Association

FTTB Fibre to the Basement

FTP File Transfer Protocol

HTTP Hypertext Transfer Protocol

ICMP Internet Control Message Protocol

IGMP Internet Group Management Protocol

ISP Internet Service Provider auch „Provider“genannt

ISDN Integrated Services Digital Network

IXP Internet Exchange Provider (= Internet-Knoten-Betreiber)

IP Internet Protocol

IPT Internet Production Tracking

LAN Local Area Network (= lokales Netzwerk)

LER Label Edge Router

LDP Label Distribution Protocol

MAN Metropolitan Area Network

MPLS Multi-Protocol Label Switching

OSI Open System Interconnection Reference

Abkürzungsverzeichnis VI

P2P Peer to Peer

QoS Quality of Service

RIP Routing Information Protocol

SLA Service-Level-Agreement

SMB Server Message Block

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

SNMP Simple Network Management Protocol

SSL Secure Sockets Layer

TCP Transmission Control Protocol

ToS Type of Service

UDP User Datagram Protocol

VDSL Very High Speed Digital Subscriber Line

VoIP Voice over Internet Protocol

VPN Virtual Private Network

VidCon Videokonferenz

WAN Wide Area Network (= Weitbereichsnetz)

WFQ Weighted-Fair-Queuing

1 Einleitung 1

1 Einleitung

Im Focus dieser Projektarbeit steht die Verbesserung für WAN Anwendungen durch intelligente Beschleunigung des Wide Area Network (WAN) in einem mittelständischen Unternehmen. Die Bereitstellung von Anwendungen für den schnellen Zugang zum WAN ist von zentraler Bedeutung für den wirtschaftlichen Erfolg heutiger Unternehmen - und steht daher ganz oben auf der IT-Agenda. Was aber, wenn von der Beschleunigung gerade die falschen Anwendungen profitieren? Schädliche und geschäftsfremde Anwendungen reißen Bandbreite an sich, und die relevanten Geschäftsanwendungen haben das Nachsehen. Wichtige Maßnahmen wie Serverkonsolidierung oder Sprach- und Videoübertragungen können ihre Wirkung nicht entfalten. Die Zusammenarbeit zwischen den Abteilungen und die Produktivität leiden darunter.

Am Beispiel der Proxy-Soft AG (Unternehmen frei erfunden) soll auf diese Herausforderung reagiert werden. Das Unternehmen besteht aus 150 Mitarbeitern, programmiert Software und vertreibt diese weltweit. Die Zentrale befindet sich in Deutschland und drei Lokationen befinden sich außerhalb Europas, zwei in Asien und eine in den USA. Die Proxy-Soft AG ist ein Unternehmen mit einem Jahresumsatz von 100 Mio. EUR.

1.1 Problemstellung

Das Unternehmen ist durch das weltweite Tagesgeschäft abhängig von netzwerkbasierten Anwendungen. Die Mitarbeiter arbeiten stark teamorientiert. Es müssen ständig große Datenpakete zwischen der Zentrale und den Lokationen transferiert werden. Hinzu kommen regelmäßige interkontinentale Team-Meetings die über VoIP oder Videokonferenzen geführt werden. Durch die umfangreichen Dateiübertragungen, Datenbanksynchronisationen und webbasierten Versionen von Anwendungen wie SAP und Oracle kommt es häufig zu Performance-Problemen. Das liegt meist daran, dass bandbreitenhungrige Protokolle und hohe Latenzzeiten, die über das WAN übertragene Datenmenge begrenzen. Folglich können LAN-orientierte Anwendungen nicht die geforderte Geschwindigkeit

1 Einleitung 2

bieten - unabhängig von der möglichen Übertragungsleistung Ihres Unternehmensnetzwerks. Die Proxy Soft AG fragt nun an, welche Möglichkeiten es gibt um die Performance-Probleme zwischen der Zentrale und den Lokationen zu lösen.

1.2 Ziele und Vorgehensweise

Ziele dieser Arbeit sind, es die Performance Probleme der Proxy Soft AG nicht nur aktuell zu beseitigen, sondern auch das zukünftige Wachstum des Unternehmens dabei zu berücksichtigen. Die Verbesserung der Performance für WAN Anwendungen soll unter Nutzung der vorhandenen Bandbreite genutzt werden. Der Proxy Soft AG sollen zudem auch Vorschläge unterbreitet werden die Zukunft durch gezielte Investitionen sicher zu machen, d.h. bei steigenden WAN-Anwendungen jederzeit über die optimale WAN-Performance zu verfügen.

Zunächst werden in Kapitel 2 die technologische Entwicklung und Architektur des Internets und die verschiedenen Referenzmodelle und Protokolle und deren Arbeitsweisen aufgezeigt und näher erläutert. In dem nachfolgenden Kapitel 3 folgt die Erläuterung des Bandbreitenmanagement und die Vorgehensweise der intelligenten Beschleunigung von WAN-Anwendungen, angefangen bei der Identifikation von WAN-Anwendungen und deren Probleme bis zu den Beschleunigungstechnologien und deren globalen Einsatzmöglichkeiten. Anhand eines praktischen Beispiels der Proxy Soft AG wird in Kapitel 4 die Verbesserung der WAN-Anwendungen durch Einsatz des Bandbreitenmanagements aufgezeigt. Die Arbeit schließt mit dem Kapitel 5, dem Resultat.

2 Grundlagen und technologische Betrachtung 3

2 Die Grundlagen und technologische Betrachtung

Bevor eine Lösung für die in der Einleitung in Kapitel 1 geschilderten Performance Probleme der Proxy Soft AG erarbeitet und präsentiert werden kann, ist es notwendig einige grundlegende technologische Entwicklungen im Internet in Kapitel 2 zu erläutern. Basis dieser Grundlagen bilden das OSI-Referenzmodell, sowie der Vergleich mit dem TCP/IP Referenzmodell, welches sich aufgrund seines nicht so strengen Schichtenkonzeptes in heterogenen Systemen durchgesetzt hat. Des Weiteren wird in Kapitel 2 auf die Funktionsweise eines IP-Protokolls und auf den TCP Verbindungsaufbau und dem anschließenden Datenaustausch eingegangen. Doch zuvor ein Rückblick auf die historischen Anfänge des Internets.

2.1 Historische Entwicklung des WAN bis zur Gegenwart

Das Wide Area Network (WAN) ist ein Weitbereichsnetz das sich im Gegensatz zu einem Local Area Network (LAN) über einen sehr großen geografischen Bereich, über Länder und Kontinente erstrecken kann. Die Anzahl der angeschlossenen Rechner ist auf keine bestimmte Anzahl begrenzt. Es wird benutzt, um verschiedene LANs, aber auch einzelne Rechner miteinander zu vernetzen. Bis auf einige WANs die bestimmten Organisationen gehören und von diesen auch ausschließlich genutzt werden, werden die meisten WANs durch Internet Service Provider (ISP) errichtet oder erweitert, um einen Zugang zum Internet anbieten zu können. Historisch betrachtet begann alles mit der Entstehung des Internets Ende der 60er Jahren des letzten Jahrhunderts. 1968 wurden einige Universitäten, von der Ende der 50er Jahre vom US-Verteidigungsministerium gegründeten Behörde ARPA (Advanced Research Projects Agency), beauftragt

ein Netzwerk aufzubauen. 1969 wurde das ARPANET 1 als Vorläufer des Internets ins Leben gerufen, das erste Netzwerk durch den Zusammenschluss der Universitäten Los Angeles, Santa Barbara, Utah und dem Stanford Research Institut war entstanden (vgl. Abbildung 1).

¹ Vgl. Hafner (2000) S.125. ; Vgl. Fritz (2004), S.35.

2 Grundlagen und technologische Betrachtung 4

Danach schritt die Entwicklung der weltweiten Vernetzung rasant voran, bereits 1992 wurde der eine millionste Host angeschlossen. Mittlerweile sind annähernd 500 Mio. Host weltweit angeschlossen (vgl. Tabelle 1). Um mit einem Host oder einem Rechnernetz (LAN, MAN oder WAN) in das Internet zu gelangen werden Schnittstellen benötigt, die man als Internet-Knoten (IX) bezeichnet.

Weltweit existieren ca. 108 Internet-Knoten, von denen sich 60 in Europa und 26 in Nordamerika befinden. Die Betreiber dieser Internet-Knoten werden auch Internet Exchange Provider (IXP) genannt. In Europa gehören 50% der IXP zur European Internet Exchange Association (Euro-IX) an.

² Vgl. ISC (2007).