Was ist eine Hub-and-Spoke-Topologie?

Eine Hub-and-Spoke-Topologie ist ein Filialnetzwerkdesign, bei dem ein oder mehrere zentrale Hub-Standorte den Datenverkehr zwischen den Spoke-Standorten (Filialen) und zu gemeinsam genutzten Ressourcen oder ins Internet weiterleiten. Administratoren legen fest, wie direkt die Spoke-Standorte miteinander kommunizieren können, indem sie zwischen den Konfigurationen „Spoke-zu-Hub-nur“, „Spoke-zu-Spoke-über-Hub“ oder „Spoke-zu-Spoke-direkt“ wählen.

Die wichtigsten Erkenntnisse

• Die „Spoke“-Standorte (Zweigstellen) sind mit einem zentralen Hub verbunden, der ihren Datenverkehr weiterleitet.
• Drei Arten von Spoke-Gruppen steuern, in welchem Umfang die Spokes miteinander kommunizieren.
• Kostengünstiger und einfacher zu implementieren als Full-Mesh- oder Partial-Mesh-Topologien.
• Versa Director und „ Titan “ automatisieren die Einrichtung von Hub-and-Spoke-Strukturen mithilfe von Workflows.
• Das „Spoke-Hub-Hub-Spoke“-Modell (SHHS) verbindet regionale Knotenpunkte in großen Netzwerken miteinander.

Auf dieser Seite: Warum das wichtig ist · So funktioniert es · Arten · Hub-and-Spoke-Topologie & Versa · Häufig gestellte Fragen

Warum ist eine Hub-and-Spoke-Topologie wichtig?

Eine Vollmaschen-Vernetzung, bei der jeder Standort direkt mit jedem anderen verbunden ist, ist zwar effizient, aber kostspielig in der Wartung. Eine Hub-and-Spoke-Topologie löst dieses Problem, indem sie das Routing auf einen oder mehrere Hub-Standorte konzentriert: Jeder Spoke-Standort stellt eine Verbindung zum Hub her, anstatt zu jedem anderen Standort, und der Hub leitet den Datenverkehr weiter zu anderen Zweigstellen, einem Rechenzentrum oder ins Internet.

Aufgrund dieser Konzentration ist das Hub-and-Spoke-Modell die Standardkonfiguration für die meisten Unternehmensnetzwerke. Eine neue Niederlassung benötigt lediglich eine Verbindung zum Hub, sodass der Betrieb einfacher und kostengünstiger ist als bei einem Mesh-Netzwerk und den Netzwerkteams einen vorhersehbaren Ort bietet, an dem sie Richtlinien anwenden und den Internetzugang steuern können. Der Nachteil dabei ist, dass der Hub zu einem Engpass wird: Seine Kapazität und Verfügbarkeit begrenzen das gesamte Netzwerk, weshalb die Redundanz des Hubs von entscheidender Bedeutung ist.

Was ist eine Hub-and-Spoke-Topologie?

In einer Hub-and-Spoke-Bereitstellung ist mindestens ein Knoten ein Hub und ein oder mehrere Knoten sind Spokes, wobei jeder Spoke Tunnel zu seinem Hub aufbaut und nicht direkt zu anderen Spokes. In der Dokumentation zur Lösungsarchitektur wird beschrieben, wie sich dadurch die Schlüsselverwaltung ändert: Anstatt dass jeder Spoke IPsec-Schlüssel mit jedem anderen Spoke verwaltet, verteilt der Controller Routen- und Sicherheitszuordnungsinformationen über den Hub, sodass Spokes nur etwa N+1 Schlüssel statt N² benötigen.

Was Spokes untereinander tun können, wird durch Spoke-Gruppen gesteuert – benannte Objekte, die im Handbuch „Configure Basic Features“ und im Leitfaden „Titan “ beschrieben sind und Spoke-Vorlagen an einen Hub und eine Richtlinie zur Routenbekanntgabe binden. Die topologische Rolle eines Geräts – Full Mesh, Hub, Hub-Controller oder Spoke – wird in seiner Vorlage festgelegt; Spokes benennen zusätzlich ihre Spoke-Gruppe.

Arten von Hub-and-Spoke-Topologien

Der Typ einer Spoke-Gruppe legt fest, inwieweit ein Spoke mit seinen Peers kommunizieren kann: drei Grundmuster sowie ein zusammengesetztes Design für große Netzwerke. Bei „Spoke-to-Hub only“ wird der gesamte Datenverkehr über den Hub geleitet und der Spoke-to-Spoke-Verkehr blockiert – die richtige Wahl, wenn Spokes lediglich einen Ausgangszugang zu zentralen Diensten benötigen. Bei „Spoke-to-Spoke via Hub“ können Spokes einander erreichen, doch jedes Paket durchläuft weiterhin den Hub, der Routen von einem Spoke importiert und an die anderen weiterleitet. „Spoke-to-Spoke Direct“ entfernt den Hub aus dem Datenpfad für Spokes derselben Gruppe und verbindet diese in einem Vollmaschennetz, sodass sie LAN-Routen direkt austauschen können, während sie andere Gruppen weiterhin über den Hub erreichen. Bei Netzwerken, die sich über mehrere Regionen erstrecken, verbindet „Spoke-Hub-Hub-Spoke“ (SHHS) Inseln von Spokes über ihre regionalen Hubs miteinander.

Hub-and-Spoke-Topologie & Versa

Versa realisiert das Hub-and-Spoke-Modell auf der Ebene der Gerätevorlagen. In Director wird die topologische Rolle einer SD-WAN-Gerätevorlage auf „Full Mesh“, „Hub“, „Hub-Controller“ oder „Spoke“ festgelegt; Spoke-Vorlagen benennen zusätzlich eine Spoke-Gruppe, und der Director-Workflow, der eine Hub-and-Spoke-Topologie aufbaut, generiert die Konfiguration für die Routenankündigung automatisch, anstatt dass für jeden Standort manuell erstellte Richtlinien erforderlich sind. Der „ Versa “-Controller verteilt Routen und IPsec-Sicherheitsverbindungen zwischen Hubs und Spokes, sodass Spokes niemals ein vollständiges Netz von IKE-Schlüsseln mit jedem Peer benötigen.

Versa TitanDas Cloud-Dashboard zeigt dasselbe Modell: Die Topologie eines Standorts ist entweder „Hub“, „Hub-Controller“ oder „Spoke“, und Spoke-Gruppen werden über das „Inventory“-Dashboard mit einem Namen, einem Typ, einer Region und dem verankernden Hub erstellt. Sowohl Director als auch „ Titan “ legen für neue Geräte standardmäßig ein Full-Mesh-Netzwerk fest, sodass „Hub-and-Spoke“ eine explizite Wahl und nicht die Standardeinstellung ist.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Hub-and-Spoke- und Full-Mesh-Topologien?

In einer Vollmaschen-Topologie ist jeder Standort direkt mit jedem anderen Standort verbunden, was zwar die geringste Latenzzeit bietet, aber auch die größte Anzahl an Tunneln und Schlüsseln mit sich bringt, die verwaltet werden müssen. Bei der Hub-and-Spoke-Topologie hingegen wird der Datenverkehr der Spokes über einen oder mehrere Hubs geleitet, wodurch ein gewisser Verlust an Pfadeffizienz zugunsten eines einfacheren und kostengünstigeren Netzwerks in Kauf genommen wird.

Können die Spokes in einer Hub-and-Spoke-Topologie direkt miteinander kommunizieren?

Das hängt vom Typ der Spoke-Gruppe ab. Bei „Spoke-to-Hub-only“ wird der Datenverkehr von Spoke zu Spoke vollständig blockiert; bei „Spoke-to-Spoke-via-Hub“ ist er zulässig, jedes Paket wird jedoch über den Hub geleitet; bei „Spoke-to-Spoke-direct“ werden Spokes derselben Gruppe direkt miteinander verbunden, wobei der Hub umgangen wird, während andere Gruppen weiterhin über ihn erreicht werden können.

Was ist ein Hub-Controller?

Ein Hub-Controller ist ein Hub, der auf demselben Knoten zusätzlich die Rolle der Steuerungsebene des Controllers übernimmt. Er kommt zum Einsatz, wenn Zweigstellen in einem privaten Netzwerk wie beispielsweise MPLS angesiedelt sind und keinen direkten Pfad zu einem in der Cloud gehosteten Controller haben; somit stellt er diese Erreichbarkeit lokal sicher.

Was ist eine „Spoke-Hub-Hub-Spoke“-Topologie (SHHS)?

SHHS verbindet Inseln aus Spoke-Geräten über deren regionale Hubs miteinander und gruppiert Hubs und Spokes nach Regionen. Das System eignet sich für große, geografisch verteilte Netzwerke, in denen ein einzelner Hub nicht alle Spokes wirtschaftlich versorgen kann, sodass sich Spokes in verschiedenen Regionen über ihre Hubs miteinander verbinden können.

Ist „Hub-and-Spoke“ die Standardtopologie für ein neues SD-WAN-Gerät?

Nein. Sowohl im „ Versa Director“ als auch unter „ Versa “Titan wird eine neue SD-WAN-Gerätevorlage standardmäßig auf „Full Mesh“ eingestellt. Das „Hub-and-Spoke“-Modell wird explizit konfiguriert, indem die topologische Rolle eines Geräts auf „Hub“, „Hub Controller“ oder „Spoke“ festgelegt wird und den Spokes eine Spoke-Gruppe anhand ihres Namens zugewiesen wird.

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