Was ist eine virtuelle Netzwerkfunktion?

Eine virtuelle Netzwerkfunktion (VNF) ist eine Netzwerkfunktion – beispielsweise eine Firewall, ein Router, ein WAN-Optimierer oder ein ähnlicher Dienst –, die als Software implementiert ist und auf einer virtuellen Maschine statt auf spezieller Hardware ausgeführt wird. VNFs werden aus einem Anbieterkatalog ausgewählt, auf Geräten wie uCPE-Plattformen bereitgestellt und miteinander verkettet, um den Datenverkehr der Reihe nach zu verarbeiten.

Die wichtigsten Erkenntnisse

• VNFs ersetzen dedizierte Hardwaregeräte durch Software auf einer virtuellen Maschine.
• Anbieter wie Fortinet, Palo Alto und Riverbed liefern VNF-Images aus.
• Dienstketten verbinden VNFs in einer festgelegten Verarbeitungsreihenfolge miteinander.
• uCPE-fähige Geräte hosten VNFs von Drittanbietern neben nativen VOS-Diensten.
• In der Cloud gehostete VNFs können auch auf dem firmeneigenen VOS v Versaals virtuelle Appliance ausgeführt werden.

Auf dieser Seite: Warum das wichtig ist · So funktioniert es · Arten · Virtuelle Netzwerkfunktionen & Versa · Häufig gestellte Fragen

Warum sind virtuelle Netzwerkfunktionen wichtig?

Vor der Einführung der Netzwerkfunktionsvirtualisierung (VNF) bedeutete das Hinzufügen einer Firewall oder eines WAN-Optimierers an einem Standort, dass ein weiteres Gerät in den Rack eingebaut werden musste: Beschaffung, Stromversorgung, Verkabelung und ein Technikerbesuch, wenn es zu einem Ausfall kam. VNFs ersetzen dieses Modell durch Software auf Allzweck-Rechenplattformen – eine einzige uCPE-Appliance oder eine virtuelle Maschine in der Cloud kann mehrere VNFs hosten, für die andernfalls jeweils dedizierte Hardware erforderlich wäre.

Diese Veränderung ist in dreierlei Hinsicht von Bedeutung. Die Bereitstellung erfolgt nun aus der Ferne: Eine neue Funktion wird durch das Pushen eines Software-Images bereitgestellt, anstatt Geräte an eine Niederlassung zu versenden. Die Auswahl an Anbietern erweitert sich: Eine Servicekette kann ein VOS-Gerät mit einer Firewall eines Drittanbieters aus einem Katalog kombinieren, anstatt an die Hardware eines einzigen Anbieters gebunden zu sein. Auch die Skalierung wird elastisch: CPU, Arbeitsspeicher und Festplattenspeicher einer VNF lassen sich per Software anpassen, während die Kapazität einer physischen Appliance bereits beim Kauf feststeht.

Was ist eine virtuelle Netzwerkfunktion?

Eine VNF nimmt eine Netzwerkfunktion, die traditionell als dedizierte Appliance ausgeliefert wurde – eine Firewall, einen Optimierer, einen Load Balancer oder einen Router – und verpackt sie als Image einer virtuellen Maschine, die auf einer Standard-x86-Rechenplattform läuft. Das Image (der uCPE-Katalog von „Versa“ verwendet das qcow2-Format) wird mit einer definierten „Variante“ kombiniert: Arbeitsspeicher, Festplattenspeicher und Anzahl der CPUs, die entweder dediziert sind oder mit anderen Gästen auf dem Host geteilt werden.

Ein Cloud-Init-Profil, das einmal hochgeladen und wiederverwendet wird, konfiguriert die VNF zum Zeitpunkt ihrer Instanziierung, sodass sie bereits mit angewendeten Lizenzen oder Grundeinstellungen bereitgestellt wird. Die Hosting-Ebene – ein uCPE-Hypervisor in einer Zweigstelle oder eine VM-Plattform in einer öffentlichen Cloud – stellt die Rechenleistung, den Speicher und das virtuelle Switching bereit, auf denen die VNF läuft. Das gleiche Modell gilt unabhängig davon, ob es sich bei der VNF um ein Drittanbieterprodukt handelt, das hinter einem VOS-Gerät eingebunden ist, oder um VOS selbst, das als virtuelle Appliance ausgeführt wird.

Arten von virtuellen Netzwerkfunktionen

VNF-Kataloge klassifizieren jede Funktion nach ihrer Aufgabe. Sicherheits-VNFs – Firewalls und Next-Generation-Firewalls von Anbietern wie Fortinet, Palo Alto und Secui – werden am häufigsten in die Kette eingebunden. WAN-Optimierungs-VNFs wie Riverbed oder Replify komprimieren und deduplizieren den Datenverkehr über bandbreitenbeschränkte Verbindungen. VNFs für Netzwerke und Anwendungsbereitstellung umfassen Router, Load Balancer und ADCs; bei „ Versa “-Headend-Bereitstellungen wird eine solche VNF in dieser Rolle eingesetzt, um Managementserver hinter einer virtuellen IP-Adresse bereitzustellen. Die Kategorie „Sonstiges“ eines Katalogs umfasst alles, was sich nicht eindeutig zuordnen lässt, wie beispielsweise benutzerdefinierte Linux-basierte Funktionen.

VNFs unterscheiden sich zudem je nach Ausführungsort. In Zweigstellen gehostete VNFs laufen auf dem Hypervisor eines uCPE-Geräts, das vor Ort hinter oder neben dem VOS in eine Kette eingebunden ist. In der Cloud gehostete VNFs laufen als virtuelle Maschinen in einer öffentlichen Cloud wie Azure – einschließlich des VOS selbst, das über BGP mit den virtuellen Routern des Cloud-Anbieters verbunden ist.

Virtuelle Netzwerkfunktionen & Versa

VersaDie uCPE-Lösung verwandelt ein Bare-Metal-VOS-Gerät (mindestens 8 CPUs, 16 GB RAM, 128 GB Festplattenspeicher) in einen Hypervisor-Host für VNFs von Drittanbietern, der durchgängig über den „Versa Director“ konfiguriert wird. Ein Administrator fügt einen Anbieter und ein Produkt zum uCPE-Anbietekatalog hinzu, lädt dessen qcow2-Image und ein cloud-init-Profil hoch und erstellt eine Service-Kette, die dedizierte oder gemeinsam genutzte CPUs, Arbeitsspeicher sowie Layer-2- oder Layer-3-Verkettungen zuweist. Durch Zero-Touch-Provisioning werden das Gerät und seine Gast-VNFs gemeinsam in Betrieb genommen, und auf der Registerkarte „Monitor“ von Director werden die Ressourcen und der Datenverkehr jeder Gast-VNF verfolgt, wobei für nicht reagierende VNFs optional ein Bypass-on-Fail-Pfad zur Verfügung steht.

VOS selbst lässt sich ebenfalls als VNF bereitstellen: Versa VNFs laufen als virtuelle Maschinen in öffentlichen Clouds wie Azure, stellen eine Peering-Verbindung zu den virtuellen Routern des Cloud-Anbieters her und leiten den SD-WAN-Datenverkehr weiter, so wie es eine CSG-Appliance in einer Zweigstelle tun würde.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen einer VNF und NFV?

NFV ist die übergeordnete Architektur, bei der Netzwerkfunktionen als Software auf Standard-Rechenplattformen ausgeführt werden; eine VNF ist eine Instanz davon – eine bestimmte Firewall, ein Router oder ein Optimierer, der als virtuelle Maschine bereitgestellt wird. NFV beschreibt den Ansatz; eine VNF ist das, was tatsächlich bereitgestellt wird.

Was ist der Unterschied zwischen einer VNF und einer containerbasierten Netzwerkfunktion?

Eine VNF läuft als vollständige virtuelle Maschine mit einem eigenen Gastbetriebssystem auf einem Hypervisor. Eine containerbasierte Netzwerkfunktion bündelt dieselbe Funktion in einem Container, der sich den Kernel des Host-Betriebssystems teilt. Dies führt zu einer schnelleren Startzeit und einem geringeren Ressourcenverbrauch, bietet jedoch eine geringere Isolation zwischen den Funktionen.

Auf welcher Hardware läuft eine VNF?

Jede x86-Rechenumgebung mit ausreichender CPU-Leistung, Arbeitsspeicher und Festplattenspeicher zum Hosten eines Hypervisors – von einem uCPE-fähigen Filialgerät bis hin zu einer virtuellen Maschine in einer öffentlichen Cloud wie Azure. Das VNF-Image ist hardwareunabhängig; lediglich der Host und dessen Ressourcenzuweisung ändern sich von Bereitstellung zu Bereitstellung.

Können VNFs miteinander verkettet werden?

Ja. Bei der Service-Verkettung werden mehrere VNFs so angeordnet, dass der Datenverkehr nacheinander durch jede einzelne von ihnen geleitet wird – beispielsweise zuerst durch eine Firewall-VNF, gefolgt von einem WAN-Optimierer –, bevor er sein Ziel erreicht. Die Verkettung wird einmalig als Vorlage definiert und auf das Host-Gerät übertragen.

Wird die eigene Software von „ Versa“ jemals als VNF eingesetzt?

Ja. VOS, das Betriebssystem von „ Versa“, kann als virtuelle Appliance – eine sogenannte „ Versa “ (VNF) – in öffentlichen Clouds wie Azure ausgeführt werden, wo es eine Peering-Verbindung zu den virtuellen Routern des Cloud-Anbieters herstellt und dieselben SD-WAN- und Sicherheitsdienste bereitstellt, die eine physische CSG-Appliance in einer Zweigstelle bietet.

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