Важливість мережевого дизайну для розвитку бізнесу

У міру зростання бізнесу, він часто стикається з непередбачуваними проблемами, які можуть перешкоджати його розвитку. Однією з таких проблем є відсутність добре спланованого дизайну мережі, особливо в хмарних середовищах. 

У цій статті ми розглянемо критичну важливість проектування мережі, проблеми, які виникають через нехтування ним, і як хороший DevOps або хмарний архітектор може вирішити ці проблеми.

Що таке мережевий дизайн?

Проектування мережі — це основа хмарної інфраструктури. Він визначає, як різні компоненти системи взаємодіють між собою, а також забезпечує безпеку та надійність.

Проектування мережі передбачає планування та створення структурованої мережевої архітектури, яка відповідає потребам бізнесу як в сьогоденні, так і в майбутньому. Він включає в себе налаштування мережевих компонентів, таких як підмережі, шлюзи, протоколи безпеки та стратегії підключення, щоб забезпечити безперебійну комунікацію, безпеку та масштабованість.

Наслідки поганого мережевого дизайну

Одним з яскравих прикладів наслідків поганого мережевого дизайну є ранні дні Instagram. Додаток мав значні проблеми з масштабуванням через недооцінку мережевих вимог. Коли популярність Instagram стрімко зросла за одну ніч, його інфраструктура не встигала за величезним напливом користувачів.

Початковий контроль

У невеликих організаціях часто розгортають хмарну інфраструктуру без комплексного плану. Ресурси часто додаються від випадку до випадку — сервери, сховища, бази даних — без урахування довгострокових наслідків. Такий підхід може працювати тимчасово, але призводить до значних проблем у міру зростання організації. Instagram зіткнувся зі схожими проблемами, коли початковий брак надійного мережевого дизайну призвів до серйозних проблем з масштабуванням, коли кількість користувачів різко зросла.

Операційні виклики

Коли бізнес масштабується, брак мережевого дизайну стає очевидним. Коли організації намагаються розділити такі середовища, як розробка, виробництво та управління, вони стикаються з труднощами. Міграція сервісів між мережами стає проблематичною, часто вимагаючи повної реконфігурації або початку з нуля.  

Ризики безпеки

Використання мереж за замовчуванням, таких як VPC за замовчуванням в AWS, без розуміння наслідків може наражати організацію на вразливості безпеки. Добре спланована мережа включає в себе надійні політики безпеки, які захищають дані і додатки від потенційних загроз.  

Проблеми, пов'язані з відсутністю плану мережі

1. Якщо проект мережі не розроблений з урахуванням майбутнього зростання, буде складно додавати нові ресурси і розширювати хмарну інфраструктуру. 

2. Неоптимізований дизайн мережі може призвести до проблем з продуктивністю, таких як затримка і втрата пакетів.  

3. Відсутність чіткої сегментації мережі може зробити її вразливою до кібератак. 

4. Переміщення ресурсів з однієї мережі в іншу може бути дуже складним, якщо дизайн мережі не був ретельно спланований. 

Один з наших клієнтів, компанія RetailNow, що займається електронною комерцією, переживала стрімке зростання, але не приділила належної уваги плануванню мережі. Вони впровадили єдину плоску мережу для всіх своїх сервісів, що призвело до кількох критичних проблем

У міру додавання нових послуг і додатків, інтегрувати їх в існуючу мережу ставало все складніше. Відсутність структурованого плану мережі призводила до операційної неефективності та частих перебоїв у роботі.

Початкове налаштування мережі не було розраховане на масштабування. Коли RetailNow розширила свою діяльність на нові регіони, вони зіткнулися зі значними проблемами з продуктивністю та надійністю мережі, що призвело до втрат продажів і розчарування клієнтів.

Відсутність стратегічного дизайну мережі призвела до збільшення операційних витрат. RetailNow довелося інвестувати значні кошти в редизайн та оптимізацію мережі, щоб задовольнити зростаючі потреби бізнесу.

Поширені помилки в мережевого дизайну в бізнесі

Нижче наведено типові помилки, яких припускаються компанії при створенні мережевого дизайну:

Пласка структура мережі

Як згадувалося в прикладі RetailNow, використання єдиної пласкої мережі для всіх послуг є серйозною помилкою. Це ускладнює інтеграцію нових послуг і призводить до проблем з продуктивністю та безпекою.

Коротко кажучи, пласка структура мережі — це така структура мережі, в якій всі пристрої підключені до одного сегмента мережі або broadcast домену, без будь-яких ієрархічних поділів або підмереж.

Ключові характеристики пласкої структури мережі включають

1. Єдиний broadcast домен

2. Відсутність підмереж або віртуальних локальних мереж (VLAN)

3. Всі пристрої використовують один і той самий мережевий адресний простір

4. Обмежена сегрегація трафіку

5. Спрощене налаштування, але погана масштабованість

Ця схема проста в реалізації для невеликих мереж, але стає проблематичною в міру зростання мережі, що призводить до збільшення трафіку, зниження продуктивності та проблем з безпекою.

Недостатня сегментація

Відсутність належного поділу мережі на підмережі або зони може призвести до проблем з безпекою та ускладнити управління.

Недостатня сегментація при проектуванні мережі означає неадекватний поділ мережі на менші, окремі підмережі або сегменти. Ось коротке пояснення:

Недостатня сегментація характеризується:

1. Занадто мало підмереж або VLAN

2. Занадто великі сегменти мережі

3. Відсутність логічного поділу між різними типами трафіку або групами користувачів

4. Погана ізоляція чутливих систем або даних

Наслідки недостатньої сегментації включають зниження рівня безпеки через ширші поверхні атак, збільшення перевантаження мережі, складність у впровадженні контролю доступу.

Правильна сегментація допомагає підвищити безпеку, продуктивність і керованість мережі, створюючи логічні межі між різними частинами мережевої інфраструктури.

Ігнорування масштабованості

Неспроможність спроектувати мережу, яка легко масштабується, призводить до проблем при розширенні бізнесу в нові регіони або додаванні нових послуг.

Масштабований дизайн мережі дозволяє легко розширювати її, підвищувати продуктивність при збільшенні навантаження та адаптуватися до мінливих потреб бізнесу без значної реструктуризації.

Ігнорування масштабованості характеризується проектуванням лише для поточних потреб без урахування майбутнього розширення, використанням негнучкої мережевої архітектури, вибором апаратних або програмних рішень, які не можуть легко пристосуватися до зростання тощо.

Наслідки ігнорування масштабованості включають:

1. Погіршення продуктивності мережі зі збільшенням кількості користувачів або трафіку даних

2. Труднощі з додаванням нових послуг або додатків

3. дорогі та руйнівні редизайни або капітальні ремонти мережі

4. Неможливість розширення в нові географічні регіони або інтеграції з іншими мережами

5. Обмеження зростання бізнесу через обмеження мережі

Неоптимальна топологія

Невикористання ефективних топологій, таких як топологія «hub-and-spoke», може ускладнити управління та знизити ефективність мережі. Неоптимальна топологія при проектуванні мережі означає нераціональне або неефективне розташування мережевих компонентів та їх з'єднань.

Приклади неоптимальних топологій:

• Надмірне використання мереж на основі концентраторів замість більш ефективних мереж на основі комутаторів.

• Конфігурації типу «шлейф», які створюють довгі, вразливі шляхи без резервування.

• Плоскі мережі без належної ієрархічної структури, що призводить до широкомовних штормів і проблем з безпекою.

• Надто складні комірчасті мережі, якими важко керувати та усувати несправності.

Наслідки неоптимальної топології:

• Зниження продуктивності мережі та якості обслуговування користувачів

• Вищі операційні витрати через неефективне використання ресурсів

• Підвищена вразливість до збоїв у роботі мережі

• Труднощі у впровадженні ефективних заходів безпеки

• Проблеми з розширенням мережі та адаптацією до нових технологій

• Ускладнення в пошуку та вирішенні мережевих проблем

Щоб уникнути неоптимальної топології, проектувальники мережі повинні враховувати

• Впровадження ієрархічної структури (ядро, розподільчий рівень, рівень доступу)

• Використання ефективних топологій, таких як hub-and-spoke для глобальних мереж

• Включення надмірності та балансування навантаження

• Проектування для масштабованості та майбутнього зростання

• Оптимізація потоку трафіку на основі вимог додатків

• Балансування між централізованими та розподіленими функціями мережі

Відсутність централізованого управління

Якщо не враховувати необхідність централізованого управління мережею, це може призвести до операційної неефективності та проблем з безпекою. Характеристики відсутності централізованого управління:

• Децентралізоване управління: Компоненти та сервіси мережі управляються незалежно, без єдиного підходу.

• Кілька інтерфейсів управління: Для управління різними частинами мережі використовуються різні інструменти або платформи.

• Неузгодженість політик: Політики безпеки, доступу та конфігурації можуть відрізнятися в різних сегментах мережі.

• Обмежена видимість: Відсутність єдиної точки нагляду за всією мережевою інфраструктурою.

• Ручні процеси: Покладання на ручну конфігурацію та оновлення, а не на автоматизовані централізовані рішення.

Впровадження централізованого управління часто передбачає розгортання систем управління мережею (NMS) або програмно-визначених мереж (SDN), які забезпечують єдине вікно для управління мережевими операціями. Такий підхід дозволяє компаніям ефективніше керувати мережевою інфраструктурою, підвищувати безпеку та швидше реагувати на мінливі бізнес-потреби.

Більше помилок при проектуванні мережі:

1. Нехтування безпекою: Недостатня увага до впровадження надійних політик безпеки та брандмауерів робить мережу вразливою до атак.

2. Недостатнє планування з'єднань: Погане планування з'єднань між різними середовищами (розробка, тестування, виробництво) може призвести до проблем з продуктивністю та безпекою.

3. Ігнорування вимог відповідності: Нехтування вимогами відповідності при проектуванні мережі може призвести до проблем з регулюючими органами в майбутньому.

4. Неефективне управління IP-адресами: Погане планування IP-адресації може призвести до конфліктів і ускладнити майбутнє розширення.

5. Відсутність документації: Недостатня або відсутня документація щодо проектування мережі ускладнює майбутнє обслуговування та модифікацію мережі.

Ці помилки підкреслюють важливість ретельного планування та залучення досвідчених фахівців при розробці мережевих проектів для бізнесу.

Кращі практики в Azure та AWS

У Azure проектування мережі є ключовою частиною фреймворку Azure Landing Zones. Ця структура пропонує комплексний підхід до проектування мережевої інфраструктури, зокрема:

1. Використання топології «hub-and-spoke» для централізації з'єднань і спрощення управління.

2. Впровадження політик безпеки та управління на рівні центрального концентратора.

3. Сегментація мережі на різні середовища (розробка, тестування, виробництво) через окремі мережі-спиці.

4. Централізоване керування за допомогою Azure Network Manager.

Мережева топологія типу hub-and-spoke

Azure Landing Zones використовує топологію мережі типу «hub-and-spoke», яка централізує підключення та спрощує керування. У цій структурі центральна мережа-концентратор з'єднує кілька мереж-вузлів, кожна з яких представляє різні середовища, наприклад, розробку, тестування та виробництво.

Кожна мережа може бути призначена для різних функцій, таких як розробка, тестування або виробництво. Така структура має кілька переваг:

• Централізована безпека: Хаб може впроваджувати політики безпеки та контролювати трафік між спицями, гарантуючи, що всі комунікації є безпечними та відповідають вимогам.

• Спрощене управління: Централізуючи управління мережею в концентраторі, організації можуть зменшити складність мережевих операцій. Це полегшує керування з'єднаннями та впровадження політик у всій мережі.

• Гнучка масштабованість: Нові спиці можна додавати за потреби, не перериваючи існуючі операції. Така гнучкість дозволяє організаціям масштабувати свою інфраструктуру у відповідь на мінливі бізнес-вимоги.

В AWS рекомендований підхід до проектування мережі включає

1. Використання Amazon VPC (Virtual Private Cloud) для створення ізольованих мережевих середовищ.

2. Впровадження AWS Transit Gateway для централізованого управління маршрутизацією між VPC та локальними мережами.

3. Використання AWS Control Tower для автоматизованого налаштування та управління середовищами з декількома обліковими записами.

4. Застосування AWS Network Firewall для централізованого захисту мережі.

Обидва провайдери підкреслюють важливість сегментації, масштабованості, централізованого управління та безпеки — саме тих аспектів, нехтування якими призводить до типових помилок, описаних у статті.

Саме так провідні хмарні платформи вирішують проблеми, пов'язані з типовими помилками проектування мережі, і пропонують структуровані підходи до створення ефективної мережевої архітектури. Це добре пов'язано з типовими помилками, про які ми говорили раніше, такими як:

1. Пласка структура мережі: Вирішується за допомогою конструкцій типу hub-and-spoke в Azure і сегментації VPC в AWS.

2. Недостатня сегментація: Вирішується за допомогою мереж зі спицями в Azure та окремих VPC в AWS.

3. Ігнорування масштабованості: Обидві платформи пропонують рішення, які можна легко масштабувати відповідно до потреб бізнесу.

4. Неоптимальна топологія: Рекомендовані архітектури від обох постачальників спрямовані на оптимізацію топології мережі.

5. Відсутність централізованого керування: Вирішується за допомогою Azure Network Manager та AWS Control Tower.

Висновок

Планування дизайну мережі з самого початку має вирішальне значення для будь-якого зростаючого бізнесу. Це гарантує, що інфраструктура може ефективно масштабуватися, підтримувати безпеку і відповідати потребам компанії, що змінюються. Добре спроектована мережа під керівництвом досвідчених DevOps-інженерів або хмарних архітекторів може вберегти бізнес від дорогих реконфігурацій і перебоїв в роботі в майбутньому.