Definition Underlay-Netzwerk Was ist ein Underlay-Netzwerk?

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Das Underlay-Netzwerk stellt die physische Netzwerkinfrastruktur für ein oder mehrere logische Overlay-Netzwerke zur Verfügung. Es ist für die Herstellung der grundlegenden Konnektivität der Netzteilnehmer und die Zustellung von Datenpaketen verantwortlich. Auf Basis eines Underlay-Netzwerks lassen sich mithilfe von Overlay-Netzen logische Topologien, eigene Routingverfahren und zusätzliche Netzwerkfunktionalitäten bereitstellen.

Ein Underlay-Netzwerk (Underlay Network) stellt eine physische Netzwerkinfrastruktur zur Verfügung, auf der sich ein oder mehrere logische Overlay-Netzwerke realisieren lassen. Aufgabe des Underlay-Netzwerks ist es, für die grundsätzliche Konnektivität der Netzwerkteilnehmer und die Zustellung der Datenpakete zu sorgen. Das Underlay-Netz stellt die Services dem Overlay-Netz bereit. Im OSI-Schichtenmodell ist das Underlay-Netz auf Netzwerk-Layern unterhalb des Overlay-Netzes angesiedelt. Auf Basis eines Underlay-Netzes lassen sich mithilfe von Overlay-Netzen von der physischen Infrastruktur abweichende logische Topologien, eigene Routingverfahren und zusätzliche Netzwerkfunktionalitäten bereitstellen. In der Regel besitzen die Overlay-Netze einen eigenen, vom Underlay-Netz abweichenden Adressraum. Ein Beispiel für Underlay- und Overlay-Netze sind Peer-to-Peer-Netze. Die Peers sind auf Basis eines physischen Underlay-Netzes logisch direkt miteinander vernetzt. Im Underlay-Netz muss dafür kein direkter physischer Link zwischen ihnen vorliegen. Ein weiteres Beispiel ist das Internet, es war in seinen Anfängen als Overlay-Netz bestehender Telefonnetze (Underlay-Netze) realisiert.

Abgrenzung zwischen Underlay- und Overlay-Netzwerk

Während das Underlay-Netz für die physische Konnektivität der Netzwerkteilnehmer und die Zustellung der Datenpakete verantwortlich ist, vernetzt das Overlay-Netzwerk Endgeräte oder Netzwerkknoten über logische Verbindungen. Underlay- und Overlay-Netze sind logisch voneinander entkoppelt. Das Underlay-Netzwerk arbeitet eher hardwareorientiert, das Overlay-Netzwerk eher softwareorientiert. Overlay-Netze können logische, virtuelle Netzwerkstrukturen abbilden und im Underlay-Netzwerk fehlende Funktionalitäten oder Eigenschaften bereitstellen. Adressierung und Routing arbeiten vom Underlay-Netzwerk logisch unabhängig. Beispielsweise ist es möglich, in einem Overlay-Netzwerk zwei Netzwerkteilnehmer direkt logisch miteinander zu verbinden, obwohl sie im Underlay-Netz mehrere physische Hops voneinander entfernt liegen. Typische Protokolle der Underlay-Netze sind Switching-, Routing- und VLAN-Protokolle. Zu den typischen Overlay-Netzwerkprotokollen zählen Virtual Extensible LAN (VXLAN), Generic Routing Encapsulation (GRE), Network Virtualization Overlays (NVO3), Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation (NVGRE) und andere.

Typische Merkmale eines Underlay-Netzwerks

Die typischen Merkmale eines Underlay-Netzwerks sind kurz zusammengefasst folgende:

• stellt die physische Infrastruktur für Overlay-Netzwerke bereit

• arbeitet eher hardwareorientiert auf den unteren Layern des OSI-Referenzmodells

• stellt dem Overlay-Netzwerk die Netzwerkkonnektivität und Zustellung der Datenpakete als Service zu Verfügung

• ist auf hohe Bandbreiten und niedrige Latenz optimiert

Beispiele für Underlay-Netzwerke

Ein typisches Beispiel für die Entkopplung von Underlay- und Overlay-Netzwerken ist das Software-Defined Networking (SDN). In einem SD-WAN sind Hard- und Software des Netzwerks entkoppelt. Die Netzwerksteuerung und die Datenweiterleitungsebene arbeiten logisch voneinander getrennt. Die logischen SD-WAN-Funktionen werden innerhalb des Overlay-Netzes bereitgestellt. Weiteres Beispiel ist das Internet, das als Overlay-Netz auf Telefonnetzen (Underlay-Netzen) der Telekommunikationsnetzbetreiber entstanden ist. Mittlerweile fungiert das Internet selbst als Underlay-Netzwerk für viele Overlay-Netze wie virtuelle private Netze (VPNs), Peer-to-Peer-Netze (P2P), Content-Delivery-Netze (CDNs), Internetfernsehen (IPTV), Voice-over-IP-Netze (VoIP), Internet der Dinge (IoT) und andere. Auch Enterprise-IP-Netze sind in der Regel als Overlay-Netzwerke einer kupfer- oder glasfaserbasierten und Switching-Underlay-Netzwerkinfrastruktur realisiert.

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