Das Ziel dieser Master Thesis ist es, den aktuellen Stand von SDN und OpenFlow, bezogen auf die Skalierbarkeit zu untersuchen. Der aktuelle Stand der zu untersuchenden Technologien wird durch Inhaltsanalyse zeitgemäßer Dokumentationen und Papers sichergestellt.
Zusätzlich zu der theoretischen Inhaltsanalyse werden Experten befragt. Diese Interviews werden durchgeführt, um die Expertenmeinungen von SDN bezogen auf die Skalierbarkeit zu untersuchen.
Mit dieser Arbeit soll es Netzwerkspezialisten ermöglicht werden, einen Überblick über die Vor- und Nachteile von SDN mit OpenFlow, bezogen auf die Skalierbarkeit zu erhalten. Des Weiteren soll ein Überblick geschaffen werden, welche Aspekte bei einer Implementation, bezogen auf die Skalierbarkeit, zu berücksichtigen sind.
Software Defined Networking ist ein neuer Architekturansatz in der Netzwerkkommunikation. Bei dieser Architektur wird die Steuerungslogik aus den Netzwerkkomponenten extrahiert und zu einem externen Controller ausgelagert. An den Schnittstellen der Netzwerkkomponenten und den Controllern, dem sogenannten Southbound Interface, hat sich das Protokoll OpenFlow zur Kommunikation als Standard durchgesetzt. OpenFlow wird von der Open Network Foundation unterstützt und weiterentwickelt. OpenFlow verspricht anhand dieser Architektur eine hohe Skalierbarkeit, Herstellerunabhängigkeit und die Möglichkeit einer zentralen Sicht auf das Netzwerk an den Tag zu legen.
Trotz dieser Versprechen gibt es aber Bedenken, bezogen auf die Skalierbarkeit und Ausfallssicherheit des Controllers. Anhand durchgeführter Experteninterviews gibt es im österreichischen IT-Umfeld bis dato keine einzige Implementierung, die produktiv in einem Rechenzentrum im Einsatz ist. Gründe mögen in der jungen Technologie, den hohen Kosten und im fehlenden Know-how liegen. Hersteller forcieren den Einsatz dieser Technologie. Experten sehen auch keine Alternativen am Markt dazu.
Trotz all dieser Vor- und Nachteile sagen vier österreichische Netzwerkexperten Software Defined Networking mit OpenFlow, bezogen auf die Skalierbarkeit, eine große Zukunft voraus.
Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG
1.1 Einführung
1.2 Zielsetzung
1.3 Inhaltlicher und formaler Aufbau
2 STAND DER TECHNIK
2.1 Traditionelle Netzwerkarchitektur
2.2 Software-Defined Networking
2.2.1 VOM TRADITIONELLEN NETZWERK ZU SDN
2.3 SDN – Architektur
2.3.1 SOUTHBOUND INTERFACE PROTOKOLLE
2.3.2 NORTHBOUND APIS
2.4 OpenFlow Protokoll
2.4.1 OPENFLOW SPEZIFIZIERUNG
2.4.1.1 OpenFlow Version 1.0.0
2.4.1.2 OpenFlow Version 1.1.0
2.4.1.3 OpenFlow Version 1.2.0
2.4.1.4 OpenFlow Version 1.3.0
2.4.1.5 OpenFlow Version 1.4.0
2.4.2 VERGLEICH DER OPENFLOW VERSIONEN
2.5 Skalierbarkeit von SDN
2.5.1 SDN-CONTROLLER SKALIERBARKEIT
2.5.1.1 Beschreibung FlowVisor
2.5.2 SKALIERBARKEIT IN RECHENZENTREN
2.6 Zusammenfassung des aktuellen Standes von SDN mit OpenFlow
3 EXPERTENBEFRAGUNG
3.1 Experteninterviews
3.1.1 VORSTELLUNG DER EXPERTEN
3.1.2 AUFBAU DES INTERVIEWLEITFADENS
3.1.3 UMSETZUNG DER EXPERTENINTERVIEWS
4 AUSARBEITEN DER INTERVIEWS
4.1 Auswertung Software Defined Networking
4.1.1 EXPERTENDEFINITIONEN VON SOFTWARE DEFINED NETWORKING:
4.1.2 WELCHE VORTEILE SEHEN DIE EXPERTEN VON SDN GEGENÜBER TRADITIONELLER NETZWERKARCHITEKTUR:
4.1.3 WELCHE NACHTEILE SEHEN DIE EXPERTEN VON SDN GEGENÜBER TRADITIONELLER NETZWERKARCHITEKTUR:
4.1.4 WO SDN IMPLEMENTIERUNGEN NACH MEINUNGEN DER EXPERTEN SINN MACHEN:
4.1.5 WIE KANN EINE IMPLEMENTIERUNG VON SDN AUS SICHT DER EXPERTEN UMGESETZT WERDEN:
4.1.6 WELCHE PROBLEME KÖNNEN AUS SICHT DER EXPERTEN BEI SDN IMPLEMENTIERUNGEN AUFTRETEN:
4.1.7 WIE BEWERTEN EXPERTEN DIE ZUKUNFT VON SDN:
4.2 Auswertung OpenFlow
4.2.1 EXPERTENDEFINITIONEN VON OPENFLOW:
4.2.2 WELCHE VORTEILE SEHEN DIE EXPERTEN IN OPENFLOW:
4.2.3 WELCHE NACHTEILE SEHEN DIE EXPERTEN IN OPENFLOW:
4.2.4 VON EXPERTEN BEVORZUGTE OPENFLOW VERSION:
4.2.5 WIE BEWERTEN DIE EXPERTEN DIE ZUKUNFT VON OPENFLOW:
4.3 Auswertung Skalierbarkeit
4.3.1 WAS DIE EXPERTEN UNTER SKALIERBARKEIT IN DER NETZWERKTECHNIK VERSTEHEN:
4.3.2 WIE BEWERTEN DIE EXPERTEN DEN STELLENWERT DER SKALIERBARKEIT IN DER NETZWERKTECHNOLOGIE:
4.3.3 WELCHE VORTEILE SEHEN DIE EXPERTEN VON SDN MIT OPENFLOW BEZOGEN AUF DIE SKALIERBARKEIT IM RECHENZENTRUM:
4.3.4 WELCHE NACHTEILE SEHEN DIE EXPERTEN VON SDN MIT OPENFLOW BEZOGEN AUF DIE SKALIERBARKEIT IM RECHENZENTRUM:
4.3.5 EINSCHÄTZUNGEN DER EXPERTEN, OB SDN MIT OPENFLOW IMSTANDE IST, DIE SKALIERUNGSANFORDERUNGEN AN DIE NETZWERKE IN DER ZUKUNFT ZU BEWÄLTIGEN:
4.4 Vorteile und Nachteile beim Einsatz von SDN mit OpenFlow
4.4.1 VORTEILE
4.4.2 NACHTEILE
5 ZUSAMMENFASSUNG UND BEANTWORTUNG DER FORSCHUNGSFRAGEN
5.1 Zusammenfassung des aktuellen Forschungsstands zu SDN mit OpenFlow
5.2 Beantwortung der Forschungsfragen:
6 AUSBLICK
7 LITERATURVERZEICHNIS
8 ANHANG
8.1 Interviewleitfaden Experteninterview Pfeiffenberger
8.2 Interviewleitfaden Experteninterview Koch
8.3 Interviewleitfaden Experteninterview Friedl
8.4 Interviewleitfaden Experteninterview Klinglhuber
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Master Thesis untersucht den aktuellen Stand von Software Defined Networking (SDN) und dem Protokoll OpenFlow mit einem spezifischen Fokus auf deren Skalierbarkeit. Ziel ist es, die Möglichkeiten und Herausforderungen dieser Architektur für Rechenzentrumsumgebungen zu identifizieren und mittels Experteninterviews praxisrelevante Einblicke zu gewinnen, um die Forschungsfrage zur Bewertung durch österreichische Netzwerkexperten zu beantworten.
- SDN-Architektur und Abstraktion der Kontrollschicht
- OpenFlow-Protokollspezifikationen und Versionierung
- Skalierbarkeitsherausforderungen von SDN-Controllern
- Qualitative Analyse mittels Experteninterviews in Österreich
- Praktische Implementierungsszenarien und Migrationsstrategien
Auszug aus dem Buch
2.5.1 SDN-Controller Skalierbarkeit
Alle Kontrollfunktionalitäten an einen Controller zu übertragen mag zwar von Vorteil sein und man erhält zusätzlich einen kompletten Überblick über das Netzwerk, jedoch wenn das Netzwerk wächst wird dieser Controller zum Flaschenhals (bottleneck). Wie bereits erwähnt, kann der NOX Controller bis zu 30.000 Anforderungen pro Sekunde bearbeiten. Für manche Netzwerke mag das ausreichend sein, hingegen bei Rechenzentrumsumgebungen wo eine hohe Anzahl an Flows auftritt, kann diese Zahl der Anforderungen Probleme bereiten.70
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurden folgende Technologien eingeführt:
• HyperFlow
• ONIX
• DevoFlow
• Kandoo
• FlowVisor
Der Autor wird nur auf die Funktionsweise von FlowVisor eingehen, da diese Technologie als Einzige auf Basis von Open Source verfügbar ist.71
Zusammenfassung der Kapitel
1. EINLEITUNG: Beschreibung des Forschungsproblems und der Relevanz von SDN sowie Festlegung der Zielsetzung und des formalen Aufbaus.
2 STAND DER TECHNIK: Erläuterung der traditionellen Netzwerkarchitektur, der SDN-Architektur und der OpenFlow-Spezifikationen bis hin zur Skalierbarkeit.
3 EXPERTENBEFRAGUNG: Methodik und Durchführung der Experteninterviews zur Ergänzung der theoretischen Erkenntnisse aus der Literatur.
4 AUSARBEITEN DER INTERVIEWS: Detaillierte Auswertung und Zusammenfassung der Expertenmeinungen zu SDN, OpenFlow und Skalierbarkeit.
5 ZUSAMMENFASSUNG UND BEANTWORTUNG DER FORSCHUNGSFRAGEN: Synthese der Forschungsergebnisse und Beantwortung der zentralen Forschungsfragen der Arbeit.
6 AUSBLICK: Einschätzung zukünftiger Entwicklungen, potenzieller Forschungsansätze und Zusammenfassung des aktuellen Wissensstands bei österreichischen IT-Administratoren.
7 LITERATURVERZEICHNIS: Aufstellung sämtlicher verwendeten Quellen und weiterführender Dokumentationen.
8 ANHANG: Enthält die detaillierten Interviewleitfäden der befragten Experten.
Schlüsselwörter
Software Defined Networking, OpenFlow, Skalierbarkeit, Controller, Netzwerkarchitektur, Rechenzentrum, FlowVisor, Experteninterviews, Netzwerkadministration, Cloud-Computing, Routing, Switching, IT-Infrastruktur, SDN-Architektur, Flow Table.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Master Thesis grundlegend?
Die Arbeit analysiert den aktuellen Stand von Software Defined Networking (SDN) und OpenFlow, insbesondere im Hinblick auf deren Skalierbarkeit in modernen IT-Umgebungen wie Rechenzentren.
Welche zentralen Themenfelder behandelt die Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf der Architektur von SDN, der Evolution des OpenFlow-Protokolls, der Skalierbarkeit von SDN-Controllern sowie der praktischen Bewertung durch Experten aus der österreichischen IT-Landschaft.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage der Arbeit?
Die Arbeit untersucht, wie österreichische Netzwerkexperten SDN mit OpenFlow hinsichtlich der Skalierungsanforderungen in Rechenzentren bewerten und welche Möglichkeiten bzw. Probleme dabei bestehen.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Der Autor verwendet eine Kombination aus einer theoretischen Inhaltsanalyse aktueller Fachliteratur und einer qualitativen Expertenbefragung, um einen Praxisbezug herzustellen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technologischen Grundlagen von SDN und OpenFlow, gefolgt von einer detaillierten Auswertung der Experteninterviews, in denen Vorteile, Nachteile und Zukunftsaussichten diskutiert werden.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Zu den prägenden Begriffen zählen SDN, OpenFlow, Skalierbarkeit, Controller-Architektur, Cloud-Infrastrukturen und Netzwerk-Virtualisierung.
Warum wird SDN als Lösung für moderne Netzwerkprobleme betrachtet?
SDN verspricht durch die Trennung von Kontroll- und Datenebene eine höhere Flexibilität, zentrale Managementmöglichkeiten und eine effizientere Ressourcennutzung im Vergleich zu starren, traditionellen Netzwerkarchitekturen.
Welche Rolle spielt FlowVisor laut dem Autor?
FlowVisor wird als Lösungsansatz für die Controller-Skalierbarkeit betrachtet, da es durch Slicing ermöglicht, Ressourcen auf mehrere Instanzen zu verteilen, was insbesondere bei großen Netzwerken vorteilhaft ist.
- Arbeit zitieren
- Michael Frühbeiß (Autor:in), 2015, Skalierbarkeit von Software Defined Networking mit Open Flow, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/315530
