Netzwerk-Design
Strukturierte Planung von Topologie, Adressierung, Kapazität und Sicherheit eines Netzwerks zur Erfüllung funktionaler und nicht-funktionaler Anforderungen.
Klassifikation
- KomplexitätHoch
- AuswirkungTechnisch
- EntscheidungstypArchitektur
- OrganisationsreifeFortgeschritten
Technischer Kontext
Prinzipien & Ziele
Use Cases & Szenarien
Kompromisse
- Fehlende Segmentierung führt zu weitreichenden Sicherheitsvorfällen.
- Unzureichende Kapazitätsplanung verursacht Performance-Engpässe.
- Inkompatible Änderungen durch verschiedene Teams verursachen Ausfälle.
- Frühzeitige Automatisierung von Konfiguration und Tests.
- Standardisierte Topologie- und Namenskonventionen verwenden.
- Regelmäßige Kapazitäts- und Sicherheitsüberprüfungen einplanen.
I/O & Ressourcen
- Geschäftsanforderungen und Nutzungsmuster
- Hardware-Inventar und bestehende Topologie
- Sicherheits- und Compliance-Richtlinien
- Netzwerk-Architekturdiagramme
- Adressierungs- und VLAN-Plan
- Rollout- und Testpläne
Beschreibung
Network-Design ist die strukturierte Disziplin zur Planung und Spezifikation von Netzwerken bezüglich Topologie, Adressierung, Kapazität, Routing und Sicherheit, um funktionale und nicht-funktionale Anforderungen zu erfüllen. Es umfasst physische und logische Architekturen, Redundanz, Performance und Evolutionsstrategien. Gutes Design balanciert Kosten, Skalierbarkeit, Ausfallsicherheit und Betriebskomplexität über technische und organisatorische Grenzen hinweg.
✔Vorteile
- Verbesserte Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit.
- Vorhersagbare Performance und Kapazitätsplanung.
- Klare Sicherheitszonen und reduzierte Angriffsflächen.
✖Limitationen
- Erheblicher Planungs- und Abstimmungsaufwand in heterogenen Umgebungen.
- Initiale Kosten für redundante Hardware und Infrastruktur.
- Komplexität kann Betriebsaufwand erhöhen, wenn nicht automatisiert.
Trade-offs
Metriken
- Latenz (ms)
Messung der Paketlaufzeit zwischen definierten Endpunkten; wichtig für Echtzeitanwendungen.
- Durchsatz (Mbps/Gbps)
Verfügbare Datenrate über kritische Verbindungen; relevant für Kapazitätsplanung.
- Verfügbarkeit (%)
Prozentualer Anteil der Zeit, in der Dienste erwartungsgemäß verfügbar sind; Basis für SLAs.
Beispiele & Implementierungen
Campus-Implementierung an Hochschule X
Segmentierung nach Fakultäten, zentrales Monitoring und redundante Kern-Switches zur Erhöhung der Ausfallsicherheit.
Hyperscaler-Anbindung für E-Commerce
Direktverbindungen zu Cloud-Providern, dedizierte Sicherheitszonen und elastische Bandbreitensteuerung zur Lastspitze.
Data-Center-Modernisierung bei Anbieter Y
Einführung einer Leaf-Spine-Architektur, Automatisierung der Konfiguration und verbesserte Telemetrie für Kapazitätsplanung.
Implementierungsschritte
Anforderungen sammeln und Stakeholder einbeziehen.
Architekturoptionen evaluieren und Trade-offs dokumentieren.
Detaillierte Entwürfe, Adressierung und Sicherheitszonen erstellen.
Pilot implementieren, testen und schrittweise skalieren.
⚠️ Technische Schulden & Engpässe
Tech Debt
- Veraltete Hardware in Kernsegmenten ohne Austauschplan.
- Manuelle Konfigurationsänderungen ohne Versionskontrolle.
- Fragmentierte Adressplanung durch kurzfristige Patches.
Bekannte Engpässe
Beispiele für Missbrauch
- Alle Dienste in einem Flachnetz ohne VLANs betreiben.
- Skalierbarkeit ausschließlich durch schnellere Hardware lösen.
- Security lediglich als Perimeter-Firewall betrachten.
Typische Fallen
- Unzureichende Dokumentation führt zu Fehlkonfigurationen.
- Fehlende Automatisierung macht Rollouts fehleranfällig.
- Nicht berücksichtigte Abhängigkeiten zwischen Diensten.
Erforderliche Fähigkeiten
Drivers (Architectural Drivers)
Constraints
- • Budget- und Beschaffungszyklen
- • Physische Gebäude- und Verkabelungsrestriktionen
- • Regulatorische Anforderungen und Compliance