Load Sharing vs. Failover: Routing-Design für Dual Links richtig unterscheiden

In vielen modernen Netzwerkinfrastrukturen ist die Nutzung von zwei oder mehr Internet-Links eine gängige Praxis, um Redundanz und Skalierbarkeit zu gewährleisten. Dabei stehen zwei grundlegende Ansätze zur Verfügung: Load Sharing und Failover. Beide Methoden haben unterschiedliche Ziele und Anforderungen. In diesem Artikel werden wir den Unterschied zwischen Load Sharing und Failover erläutern, die jeweiligen Einsatzszenarien aufzeigen und die besten Praktiken für das Routing-Design bei der Verwendung von Dual-Links beschreiben.

Was ist Load Sharing?

Load Sharing ist eine Technik, bei der der Datenverkehr gleichmäßig über zwei oder mehr Verbindungen verteilt wird. Das Ziel von Load Sharing ist es, die Bandbreite aller verfügbaren Links zu maximieren, indem der Datenverkehr auf alle aktiven Links verteilt wird. Diese Methode ist besonders nützlich in Netzwerken, in denen eine hohe Bandbreite erforderlich ist, da sie die Ressourcen effizient nutzt und die Last gleichmäßig verteilt.

Wie funktioniert Load Sharing?

Beim Load Sharing wird der eingehende oder ausgehende Datenverkehr mithilfe eines Routing-Protokolls oder einer statischen Konfiguration auf verschiedene Verbindungen verteilt. Es gibt verschiedene Methoden zur Implementierung von Load Sharing, darunter:

• Policy-Based Routing (PBR): Mit PBR können Administratoren den Verkehr basierend auf vordefinierten Regeln (wie Quell-IP oder Zielport) auf mehrere Links leiten.
• Equal-Cost Multi-Path (ECMP): Bei ECMP können mehrere Routen mit der gleichen Metrik verwendet werden, um den Verkehr gleichmäßig über verschiedene Links zu verteilen. Dies wird häufig bei dynamischen Routing-Protokollen wie OSPF oder EIGRP genutzt.
• Round-Robin-Verfahren: Eine einfache Methode, bei der der Router den Datenverkehr in einer zyklischen Reihenfolge über die verfügbaren Links verteilt.

Beispiel für Load Sharing mit ECMP

Angenommen, ein Unternehmen hat zwei Internet-Links und möchte den HTTP-Traffic gleichmäßig über beide Verbindungen verteilen. Dies kann mit ECMP und einem Routing-Protokoll wie OSPF erfolgen:

router ospf 1
network 192.168.0.0 0.0.0.255 area 0
maximum-paths 2

Mit diesem Befehl wird OSPF so konfiguriert, dass es zwei gleichwertige Pfade nutzt, um den Verkehr auf beide Internet-Links zu verteilen.

Was ist Failover?

Failover ist eine Technik, bei der eine sekundäre Verbindung nur dann aktiviert wird, wenn die primäre Verbindung ausfällt. Diese Methode gewährleistet, dass der Datenverkehr ohne Unterbrechung weitergeleitet wird, selbst wenn die Hauptverbindung nicht verfügbar ist. Failover bietet eine hohe Ausfallsicherheit, da bei Problemen mit der primären Verbindung automatisch auf die Backup-Verbindung umgeschaltet wird.

Wie funktioniert Failover?

Im Failover-Design wird der Datenverkehr standardmäßig über die primäre Verbindung geleitet. Sollte diese Verbindung ausfallen, wird der Verkehr automatisch über die sekundäre Verbindung umgeleitet. Die Umschaltung erfolgt in der Regel unter Verwendung eines Trackings oder einer Monitoring-Technologie, wie IP SLA, die die Erreichbarkeit der primären Verbindung überwacht.

• Statistische Routen: Eine statische Route für die primäre Verbindung wird mit einer niedrigeren Metrik konfiguriert, während die sekundäre Route eine höhere Metrik erhält. Die sekundäre Route wird nur verwendet, wenn die primäre Route ausfällt.
• IP SLA Tracking: IP SLA kann verwendet werden, um die Erreichbarkeit der primären Verbindung zu überwachen. Sollte ein Ausfall festgestellt werden, wird die sekundäre Route aktiviert.

Beispiel für Failover mit statischen Routen

Im folgenden Beispiel wird eine primäre Route mit einer niedrigen Metrik und eine sekundäre Route mit einer höheren Metrik konfiguriert. Die sekundäre Route wird nur verwendet, wenn die primäre Verbindung nicht verfügbar ist:

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.2.1 20

Die Route zu 192.168.1.1 wird bevorzugt, solange diese Verbindung aktiv ist. Sollte sie ausfallen, wird der Router automatisch die Route zu 192.168.2.1 verwenden.

Wann sollte Load Sharing verwendet werden?

Load Sharing ist dann sinnvoll, wenn mehrere Verbindungen mit ähnlichen Bandbreiten und niedrigen Latenzen verfügbar sind und das Ziel darin besteht, die Netzwerkkapazität zu maximieren und die Ressourcennutzung zu optimieren. Es eignet sich besonders gut für Szenarien, in denen ein hoher Datenverkehrsaufkommen auf mehrere Verbindungen verteilt werden muss, um Engpässe zu vermeiden.

• Optimierung der Bandbreite: Wenn mehrere Verbindungen zu einem Ziel vorhanden sind und diese gleichwertige Bandbreite bieten, sorgt Load Sharing für eine gleichmäßige Verteilung des Traffics und eine optimierte Nutzung der Ressourcen.
• Verwendung von ECMP: ECMP ist besonders nützlich in Netzwerken mit dynamischen Routing-Protokollen, da es die Auslastung der Verbindungen automatisch steuert, ohne dass manuelle Konfigurationen erforderlich sind.

Wann sollte Failover verwendet werden?

Failover wird dann verwendet, wenn die Priorität auf der Verfügbarkeit und Redundanz der Verbindungen liegt. In Szenarien, in denen eine Verbindung ausfallen könnte und die Business-Continuity gewährleistet sein muss, sorgt Failover dafür, dass der Verkehr automatisch über eine alternative Route geleitet wird, ohne dass der Benutzer eine Unterbrechung bemerkt.

• Redundanz und Ausfallsicherheit: Failover ist ideal, wenn das Hauptaugenmerk auf der Minimierung von Ausfallzeiten liegt und eine Verbindung unter keinen Umständen ausfallen darf.
• Verwendung in unternehmenskritischen Anwendungen: Bei Anwendungen wie VoIP oder Video-Streaming, bei denen die Verfügbarkeit und Qualität der Verbindung entscheidend sind, bietet Failover eine robuste Lösung.

Unterschiede zwischen Load Sharing und Failover

Obwohl Load Sharing und Failover ähnliche Ziele verfolgen, nämlich die Optimierung der Netzwerkverfügbarkeit, unterscheiden sich die beiden Konzepte erheblich in ihrer Funktionsweise:

• Load Sharing: Verteilung des Datenverkehrs über mehrere gleichwertige Routen, um die Bandbreite zu maximieren und die Netzwerkkapazität optimal zu nutzen.
• Failover: Automatisches Umschalten auf eine alternative Route, wenn die primäre Verbindung ausfällt, ohne eine Lastverteilung zwischen den Verbindungen.

CLI-Befehle zur Konfiguration von Load Sharing und Failover

Um Load Sharing und Failover auf einem Cisco-Router zu konfigurieren, stehen verschiedene CLI-Befehle zur Verfügung. Im Folgenden sind einige wichtige Befehle aufgeführt:

1. ECMP mit OSPF

router ospf 1
maximum-paths 4
network 192.168.0.0 0.0.0.255 area 0

2. Failover mit statischen Routen

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.2.1 20

3. Failover mit IP SLA und Tracking

ip sla 1
icmp-echo 8.8.8.8 source-ip 192.168.1.1
frequency 10
track 1 ip sla 1 reachability
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1 track 1

Mit diesen Befehlen wird die primäre Route zu 192.168.1.1 überwacht, und im Falle eines Ausfalls wird automatisch auf die alternative Route umgeschaltet.

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