Redundanzkonzepte

Was ist Redundanz?

Stell dir vor, du fährst mit dem Auto in den Urlaub und plötzlich platzt ein Reifen. Wenn du kein Ersatzrad dabei hast, steckst du fest. Redundanz in Netzwerken ist wie dieses Ersatzrad für deine IT-Infrastruktur: Es bedeutet, dass wichtige Komponenten oder Verbindungen doppelt oder mehrfach vorhanden sind. Das Hauptziel ist die Hochverfügbarkeit, also die Sicherstellung, dass Dienste und Daten jederzeit zugänglich sind, selbst wenn ein Teil ausfällt. Ohne Redundanz würde ein einziger Ausfallpunkt (ein sogenannter Single Point of Failure) genügen, um das gesamte Netzwerk lahmzulegen.

Wie wird Hardware redundant ausgelegt?

Hardware-Redundanz bedeutet, dass kritische physische Komponenten in einem Netzwerk doppelt oder mehrfach vorhanden sind, um bei einem Ausfall sofort einspringen zu können. Diese Maßnahmen stellen sicher, dass der Defekt einer einzelnen Hardwarekomponente nicht zum Ausfall des gesamten Systems oder wichtiger Netzwerkdienste führt.

• Doppelte Netzteile: Viele Server oder Switches haben zwei Netzteile. Fällt eines aus, übernimmt das zweite nahtlos die Stromversorgung, ohne dass das Gerät neu startet.
• Redundante Netzwerkadapter (NICs): Ein Server kann mit zwei oder mehr Netzwerkkarten ausgestattet sein, die idealerweise an unterschiedliche Switches angeschlossen sind. Fällt eine Karte oder ein Switch-Port aus, kann die andere Verbindung genutzt werden.
• Redundante Switches und Router: Statt nur eines zentralen Switches oder Routers werden zwei oder mehr eingesetzt. Fällt ein Gerät aus, kann das andere den Datenverkehr weiterleiten.

Wie sorgt Pfad-Redundanz für Ausfallsicherheit?

Pfad-Redundanz stellt sicher, dass Daten in einem Netzwerk auch bei einer Unterbrechung einer Verbindung ihr Ziel erreichen, indem mehrere alternative Übertragungswege existieren. Stell dir vor, du hast zwei verschiedene Routen, um mit dem Fahrrad zur Arbeit zu fahren. Ist eine Strecke wegen Bauarbeiten gesperrt, nimmst du einfach die andere. In Computernetzwerken wird dies erreicht durch:

• Mehrere Kabelverbindungen: Zwischen wichtigen Netzwerkgeräten (z.B. Server und Switch oder zwischen zwei Switches) werden mehrere physische Kabel verlegt.
• Alternative Routen über verschiedene Router: Datenpakete können über unterschiedliche Router und Netzwerksegmente geleitet werden.

Wenn eine Verbindung oder ein Router ausfällt, erkennen intelligente Netzwerkprotokolle (wie z.B. Spanning Tree Protocol für Switches oder Routing-Protokolle wie OSPF für Router) die Störung und leiten den Datenverkehr automatisch über den alternativen, noch funktionierenden Pfad um.

Welche Kompromisse sind bei Redundanzlösungen zu beachten?

Obwohl Redundanz die Verfügbarkeit drastisch erhöht, ist ihre Implementierung mit bestimmten Kompromissen verbunden:

• Kosten: Die Anschaffung doppelter Hardware (Switches, Router, Netzteile), zusätzlicher Kabel und eventuell notwendiger Softwarelizenzen führt zu höheren Investitionskosten. Auch der laufende Betrieb (Strom, Wartung) kann teurer sein.
• Komplexität: Redundante Systeme sind komplexer zu planen, zu konfigurieren und zu verwalten. Beispielsweise erfordert die Einrichtung von redundanten Routern und deren dynamischen Routing-Protokollen spezialisiertes Wissen. Fehler in der Konfiguration können die Vorteile der Redundanz zunichtemachen oder sogar neue Probleme (z.B. Schleifenbildung) verursachen.
• Potenzielle Leistungseinbußen: In manchen Fällen kann die Verwaltung von Redundanz (z.B. das ständige Überprüfen von Pfaden oder das Synchronisieren von Zuständen zwischen redundanten Geräten) zu einer geringfügigen zusätzlichen Last im Netzwerk oder auf den Geräten führen.

Trotz dieser Kompromisse ist der Nutzen durch erhöhte Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit in vielen Geschäftsbereichen, wie z.B. bei Online-Shops, in Rechenzentren oder bei kritischen Unternehmensanwendungen, oft deutlich höher als die damit verbundenen Nachteile.