Definition Overlay-Netzwerk Was ist ein Overlay-Netzwerk?

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Ein Overlay-Netzwerk setzt auf einem bestehenden Netzwerk und dessen Infrastruktur auf. Es vernetzt die Kommunikationsteilnehmer und -knoten über logische Verbindungen. Das Overlay Network sorgt für eine logische Entkopplung vom Underlay-Netzwerk und seiner physischen Netzwerkinfrastruktur. Mit einem Overlay Network lassen sich virtuelle Netzwerkstrukturen abbilden und fehlende Funktionalitäten des Underlay-Netzwerks realisieren.

Ein Overlay-Netzwerk ist ein auf einem bestehenden Netz aufsetzendes logisches Netzwerk.
Ein Overlay-Netzwerk ist ein auf einem bestehenden Netz aufsetzendes logisches Netzwerk.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Ein Overlay Network ist ein überlagerndes Netzwerk. Es setzt auf einem bestehenden Netzwerk, auch Underlay-Netzwerk genannt auf, und nutzt dessen Netzwerkinfrastruktur. Das Overlay Network vernetzt die Kommunikationsknoten und Kommunikationsteilnehmer mit logischen oder virtuellen Verbindungen. Es nutzt im Regelfall Protokolle höherer OSI-Layer als die des Underlay-Netzwerks. Die logischen Netzwerkverbindungen sind von der physischen Netzwerkinfrastruktur des Underlay-Netzwerks entkoppelt, nutzen aber dessen Datentransportleistungen. Overlay-Netzwerke werden häufig verwendet, um fehlende Funktionalitäten oder Eigenschaften des Underlay-Netzwerks auf einer höheren OSI-Ebene im Overlay-Netzwerk zu realisieren und andere virtuelle Netzwerkstrukturen abzubilden.

Adressräume, Adressierung und Routingverfahren sind vom Underlay-Netzwerk logisch unabhängig. Das Internet ist beispielsweise als ein Overlay-Netzwerk der Telefonnetze der Telekommunikations­netzbetreiber entstanden. Heute bildet das Internet selbst die Basis für viele Overlay-Netzwerke wie Virtual Private Networks (VPNs), Peer-to-Peer-Netze (P2P), Content Delivery Networks (CDNs), Voice-over-IP-Netze (VoIP), das Internet der Dinge (IoT) und viele mehr. Overlay-Netze arbeiten mit Techniken wie Verkapselung oder Tunneling von Datenpaketen und bilden von der physischen Infrastruktur der Underlay-Netze abweichende logische Topologien wie vermaschte Netze. Das sogenannte Software-Defined Networking (SDN) lässt sich ebenfalls als ein Form des Overlay-Networkings betrachten. Es entkoppelt die Hardware von der Software und trennt die Steuerung des Netzwerks von der Datenweiterleitungsebene.

Typische Merkmale eines Overlay-Netzwerks?

Die typischen Merkmale eines Overlay-Netzwerks sind:

  • bildet ein logisches oder virtuelle Netz oberhalb der physischen Netzwerkinfrastruktur des Underlay-Netzwerks
  • Knoten und Netzteilnehmer sind über logische oder virtuelle Links miteinander verbunden
  • einer logischen Verbindung können viele physische Hops des Underlay-Netzwerks zugrunde liegen
  • realisiert auf höheren OSI-Ebenen fehlende Eigenschaften oder Funktionalitäten des Underlay-Netzwerks
  • bildet vom Underlay-Netzwerk logisch unabhängige Netzwerktopologien wie Mesh-Strukturen
  • nutzt eigene Adressräume, Adressierungen und Routingverfahren
  • kann auf Basis des Underlay-Netzwerks logische Redundanzen bilden
  • kann eigene Multicast- und Broadcast-Mechanismen bereitstellen

Beispiele für Overlay Networks

Das Internet selbst war in seinen Anfängen ein Overlay-Netzwerk. Es stellte auf Basis der Telefonnetze der Telekommunikationsnetzbetreiber als Overlay-Netzwerk internationale Datenkonnektivität zur Verfügung. Heute ist das Telefonnetz selbst in der Regel als ein Overlay-Netzwerk in Form von Voice over IP (IP) auf Basis des Internets realisiert. Das Internet bildet inzwischen die Grundlage für viele weitere Overlay-Netze. Dazu gehören zum Beispiel das TOR-Netzwerk, Virtual Private Networks (VPNs), Peer-to-Peer-Netze (P2P), Content Delivery Networks (CDNs), das Internet der Dinge (IoT) oder das Internetfernsehen (IPTV). Sogenannte Software-Defined Networks (SDNs) sind ebenfalls eine Form des Overlay-Networkings. Sie sorgen durch die konzeptionelle Entkopplung von Hard- und Software für die Trennung der Steuerungs- und Datenweiterleitungsebene der Netzwerke. Prinzipiell lässt sich jedes auf einer Layer-1- oder Layer-2-basierten Infrastruktur aufbauende Netzwerk höheren OSI-Ebenen als Overlay-Netzwerk bezeichnen. Beispielsweise sind Enterprise-IP-Netze als Overlay-Netze einer geswitchten Kupfer- oder Glasfaser-Underlay-Netzwerkinfrastruktur implementiert.

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