Datacenter Federation

5 Faktoren für den RZ-Verbund im Internet der Dinge

| Autor / Redakteur: Eugen Gebhard / Ulrike Ostler

Um auch in Zukunft einen reibungslosen Zugriff auf Daten zu ermöglichen, müssen sich die Netzbetreiber beziehungsweise Betreiber von Multi-Tenant Datacenter intensiver mit Datacenter Federation beschäftigen.
Um auch in Zukunft einen reibungslosen Zugriff auf Daten zu ermöglichen, müssen sich die Netzbetreiber beziehungsweise Betreiber von Multi-Tenant Datacenter intensiver mit Datacenter Federation beschäftigen. (Bild: Ciena)

Verteilte (Edge-) Datacenter sind ein heißes Thema. Doch wie lassen sich Rechenzentren adäquat managen und verbinden? Während Konsumenten mit Video- und Musikstreams hohe Datentransfers anstoßen, muss die Bandbreite auch mit dem Industrieumfeld Schritt halten. Denn das Internet der Dinge wird den Datenfluss auf viele Terabit anschwellen lassen.

Hochverfügbar, ausfallsicher und geschützt – das sind die Grundvoraussetzungen für Unternehmensnetzwerke, um im täglichen Wettbewerb ganz vorn mitzuspielen. Sowohl Dienste für Endkonsumenten als auch Cloud-Geschäftsanwendungen erfordern immer mehr Bandbreite und Leistung. Die Service Provider müssen sich dieser Herausforderung stellen.

Laut Gartner werden bis zum Jahr 2020 bis zu 20 Milliarden „Dinge“ mit dem Internet verbunden sein. Für 2016 lautet die Prognose, dass sich die Ausgaben für Consumer-Applikationen auf 546 Milliarden Dollar belaufen werden. Beim „Internet of Things“ (IoT) für Unternehmen ist davon auszugehen, dass die Ausgaben bei 868 Milliarden Dollar liegen werden. Entsprechend muss sich der Ausbau der Netzinfrastruktur an diesen enormen Investitionen orientieren.

Viele Service Provider stellen ihre Dienste und Kapazitäten aus dem Rechenzentrum zur Verfügung. Auf die Ressourcen greifen mehrere Parteien zu. Es handelt sich dabei um Multi-Tenant Datacenter (MTDC) Umgebungen. Um auch in Zukunft Konsumenten und Business-Anwendern einen reibungslosen Zugriff auf Daten zu ermöglichen, müssen sich die Netzbetreiber jedoch intensiver mit dem Verbund von Rechenzentren (Datacenter Federation, DCF) beschäftigen.

1. Gemeinsam stärker: Data Center Interconnect

Video- und Musik-Streaming und Millionen von E-Commerce-Transaktionen waren erst der Anfang. Die kommenden Applikationen des IoT werden noch weitere Terabits an Informationen generieren und damit den Datenverkehr noch einmal kräftig anschwellen lassen. Um diese Herausforderung zu meistern, müssen Provider in der Lage sein, Rechenzentren effizient zu verknüpfen und zu steuern.

Nur so lassen sich in Zukunft die nötigen Bandbreiten erreichen, um die Daten von unzähligen Maschinen und Sensoren durch das Netzwerk zu übertragen und schnell auszuwerten. In einer Studie von Crisp Research gaben 68 Prozent der befragten deutschen Unternehmen an, dass sie die Rechenzentrumsinfrastruktur für den wichtigsten Baustein ihrer digitalen Transformation erachten.

Vorreiter ist die Automobilbranche

Die Automobilbranche ist beispielhaft dafür, mit welcher Dynamik sich das IoT entwickelt. Die Bordelektronik vieler Fahrzeuge ist bereits stark mit der digitalen Außenwelt vernetzt. Bei den Fahrzeugen handelt es sich um „Hotspots auf Rädern“. Ihre Onboard-Systeme empfangen und analysieren ständig Daten und informieren über unterschiedliche Probleme, von defekten Scheinwerfern bis zu niedrigem Reifendruck.

Gleichzeitig können Mitfahrer über Touch-Konsolen im Internet surfen und Streaming- oder Navigationsdienste nutzen. Schon heute ist abzusehen, dass selbstfahrende Autos bald Serienreife erlangen. Die Daten über Ort und Geschwindigkeit all dieser autonomen Fahrzeuge müssen dann in Echtzeit an Kontrollsysteme in den Rechenzentren übertragen werden, um Kollisionen zu vermeiden und die Autos orten zu können.

Aufgrund der Weiterentwicklung bei der kohärenten Optik ist es heute möglich, Datenraten von 100 Gigabit pro Sekunde und höher über nahezu beliebige Distanzen zu übertragen. Damit wird die Leistung für Datacenter Interconnect (DCI) erheblich gesteigert.

Riskante Latenzen

Tatsächlich könnten Verzögerungen bei der Echtzeitverarbeitung in manchen Situationen zu Katastrophen führen. Beispielsweise müssen Energieversorger und Finanzdienstleister ständig wichtige Informationen und Transaktionsdaten in Echtzeit überwachen, damit Umspannwerke sicher arbeiten können und sich alle finanziellen Transaktionen zuverlässig durchführen lassen.

Im Bereich DCI bietet in Deutschland beispielsweise QSC seinen Kunden Zugang zu individuellen Angeboten für die Managed Cloud und Infrastructure-as-a-Service. Die Technik läuft auf der „Waveserver Datacenter-Interconnect“-Plattform von Ciena und wurde mit Kapsch Carrier Solutions umgesetzt. QSC stellt die Dienste über seine TÜV-geprüften und ISO-zertifizierten deutschen Rechenzentren bereit.

Das Internet der Dinge setzt die Kommunikation von Maschinen, Sensoren und IT-Services voraus. Rechenzentren müssen die Compute-, Storage und Connectivity-Ressourcen zuverlässig und zugleich flexibel bereitstellen. Das funktioniert nur über ein Datacenter Interconnect.
Das Internet der Dinge setzt die Kommunikation von Maschinen, Sensoren und IT-Services voraus. Rechenzentren müssen die Compute-, Storage und Connectivity-Ressourcen zuverlässig und zugleich flexibel bereitstellen. Das funktioniert nur über ein Datacenter Interconnect. (Bild: © 123dartist - Fotolia)

2. Anforderungen an die Rechenleistung

Um aus den enormen Mengen an strukturierten und unstrukturierten Daten wichtige Erkenntnisse zu gewinnen, sind aufwendige Analysen erforderlich. Die IoT-Daten fließen in die Rechenzentren, wo sie von verschiedenen Systemen zusammen mit anderen Daten analysiert werden.

Aus dieser Verarbeitung entstehen nutzbare Informationen. Zum Beispiel weiß dann eine Verkehrszentrale, wie viele Fahrzeuge auf den Straßen sind. Verteilte Computing- und Storage-Fähigkeiten benötigen jedoch eine zuverlässige Netzwerkkonnektivität, um die von Sensoren generierten Datenmengen zu durchforsten und sinnvolle Ergebnisse daraus zu gewinnen.

Allerdings können sich Netzlatenzzeiten und -schwankungen äußerst negativ auf die Computing-Leistung auswirken. Beispielsweise kann ein Patient, der sich zuhause befindet und dessen Werte ständig aus der Ferne vom Krankenhauspersonal überwacht werden, in eine lebensbedrohliche Lage geraten, wenn wichtige Informationen nicht schnell und zuverlässig über das Netz übertragen werden. Daher benötigen Provider von Multi-Tenant-Rechenzentren hochzuverlässige Netze mit niedriger Latenzzeit, die für den IoT-Datenverkehr optimiert sind.

Der Vorteil von Multi-Tenant-Rechenzentren

Investieren Provider in den Verbund von Rechenzentren (DCF) können sie über die gesamte Infrastruktur hinweg einheitliche Service Level Agreements (SLAs) anbieten. Mithilfe von DCF lassen sich die verfügbaren Kapazitäten aller Rechenzentren von den MTDC-Providern für ihre Kunden nutzen, und nicht nur diejenigen mit der besten Anbindung an das Carrier-Netz.

Durch den Einsatz virtueller optischer Hochleistungsnetze wird die Latenzzeit zwischen Rechenzentren minimiert, und die Zugriffszeiten sind für alle Anwender gleich, unabhängig davon, in welchem Gebäude sich die physischen Systeme und Services tatsächlich befinden. Dadurch bietet DCF eine bessere Leistung und mehr Kapazität für Unternehmenskunden.

3. Anforderungen an Storage

Die Storage-Anforderungen sind exponentiell gewachsen, vor allem aufgrund der Daten von Smartphones, Uhren, Fahrzeugen und einer Vielzahl anderer Sensoren. Das macht sie aber auch schwieriger planbar.

Gleichzeitig führen Unternehmen Cloud-basierte Storage-Services ein, um sowohl strukturierte als auch unstrukturierte Daten zu speichern. Daher werden die Daten meist nicht mehr lokal gespeichert, und die Storage-Planung gestaltet sich schwierig. Für MTDC-Provider bedeutet dies eine Verlagerung weg von zentralisierten und hin zu verteilten Storage-Kapazitäten. Auch muss entschieden werden, auf welche Weise sich die IoT-Daten am kosteneffizientesten abgreifen und nutzen lassen.

Bei der Migration zu Cloud-Storage-Systemen kann der Ort, in der die Cloud-Daten gespeichert werden, einen enormen Unterschied bezüglich der Antwortzeiten ausmachen. Werden die Cloud-Daten in einem Multi Tenant Datacenter gespeichert, dann können mithilfe von DCF niedrige Latenzzeiten und hohe Kapazitäten verwirklicht werden. Befindet sich der Speicher nicht am gleichen Standort wie die Server, dann benötigt das Unternehmen unter Umständen eine direkte optische Anbindung an den Cloud-Storage oder es ist eine Anbindung über das Internet erforderlich, was zu signifikanten Leistungsproblemen führen kann.

4. Anforderungen an die Verfügbarkeit

Wenn wichtige Infrastrukturen, wie beispielsweise Smart Grids oder Notfall-Alarmierungssysteme, zeitkritische Daten über ein Netz übertragen und sinnvoll und schnell darauf reagieren sollen, dann werden hochzuverlässige Netze und Services benötigt. Ein Carrier-Class-Netz kann die Netzkonnektivitätsprobleme beseitigen, denen Rechenzentrums-Provider gegenüberstehen. Außerdem stellt es sicher, dass sich unternehmenskritische Daten je nach Applikationsanforderung über kurze oder sehr lange Strecken übertragen lassen.

Carrier-Class-Netze müssen so aufgebaut sein, dass sie alle erforderlichen SLA-Stufen unterstützen, von einer Verfügbarkeit von 99,9 Prozent bis zu 99,9999 Prozent. Das entspricht einer maximalen Ausfallzeit von etwa 30 Sekunden pro Jahr. Mit diesen SLAs lassen sich selbst die Anforderungen der anspruchsvollsten Unternehmenskunden erfüllen.

5. Anforderungen an die Sicherheit

Die im IoT übertragenen Informationen können finanzielle Transaktionen sowie personenbezogene und Unternehmensdaten umfassen. Netzverbindungen zwischen Verbünden an Rechenzentren müssen vertrauenswürdig, zuverlässig und sicher sein. Bei Bedarf sollte eine Netzwerkverschlüsselung vorliegen.

Die enormen Datenmengen, die zwischen Rechenzentren übertragen werden, können ein bevorzugtes Angriffsziel für Hacker sein. Organisationen müssen anstatt der Perimetersicherung umfassendere Ansätze verfolgen. Dies bedeutet, dass Daten sowohl während der Übertragung als auch während der Speicherung verschlüsselt werden müssen. Mithilfe von DCF können MTDC-Provider die Verschlüsselung des gesamten Kundendatenverkehrs zwischen Rechenzentren unterstützen und damit mögliche Attacken abwehren.

Bei der Verschlüsselung während der Übertragung werden die Daten mithilfe von AES-256-Schutzalgorithmen auf der gesamten Übertragungsstrecke gesichert. Rechenzentrums-Provider müssen strenge Auflagen erfüllen, um personenbezogene und sensitive Daten zu schützen. Außerdem haben verschiedene Länder unterschiedliche Anforderungen bezüglich der Überwachung der Speicherung, des Zugriffs und der Analyse von Daten. Die Datenverschlüsselung auf dem Netzwerk-Transport-Layer bietet Wire-Speed-Leistung und stellt damit sicher, dass aufgrund der Verschlüsselung keine Verschlechterung in Bezug auf Durchsatz oder Latenzzeit auftritt und dass die Daten nicht modifiziert werden.

Bereit für das Internet der Dinge

Letztendlich müssen MTDC-Provider alle Faktoren innerhalb und außerhalb von Rechenzentren berücksichtigen, um für die Datenmengen des „Internet der Dinge“ bereit zu sein. Mit DCI-Lösungen entstehen Netze, die alle Anforderungen an Bandbreite, Flexibilität, Effizienz und Kosten erfüllen.

Eugen Gebhard.
Eugen Gebhard. (Bild: Ciena)

Dabei geht es insbesondere um optische Transportlösungen, welche die nötige Sicherheit und Leistung für Unternehmenskunden liefern, sowie um die Möglichkeit zur Ablösung veralteter Hardware und manueller Prozesse durch optimierte, automatisierte und virtualisierte Services. Durch die Einführung von Verbünden an Rechenzentren (Datacenter Federation) bei Sicherstellung der gleichen SLA-Leistung für alle Cloud-Kunden (Tenants) – unabhängig davon, in welchem Rechenzentrum die Informationsverarbeitung stattfindet – ergeben sich ganz neue Möglichkeiten, um Rechenzentrumsnetze zukunftssicher zu gestalten.

Über den Autor

Eugen Gebhard ist Regional Director Northern and Central Europe Carrier Accounts bei Ciena.

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