Da Cloud-native Architekturen immer komplexer werden, hat die Einführung von Service-Meshes die Art und Weise, wie Microservices innerhalb verteilter Systeme kommunizieren, revolutioniert. Ein Schlüsselbereich, in dem Service-Meshes einen tiefgreifenden Einfluss haben, ist die Verwaltung von IP-Adressen. Herkömmliche Methoden zur Verwaltung von IP-Adressen sind für die dynamische, kurzlebige Natur von Microservices-basierten Anwendungen oft ungeeignet. Service Meshes bieten einen neuen Ansatz, der die Vernetzung rationalisiert, die Service-Erkennung vereinfacht und die Sicherheit verbessert.
Ein Service Mesh ist eine dedizierte Infrastrukturebene, die für die Verwaltung der Kommunikation zwischen den Diensten in Microservices-Architekturen entwickelt wurde. Es abstrahiert die Komplexität des Netzwerk-Routings, der Service-Erkennung, der Sicherheit und der Beobachtbarkeit durch die Einführung von Proxies (in der Regel Sidecar-Container), die die gesamte Kommunikation zwischen Microservices abwickeln.
Zu den beliebtesten Werkzeugen für Dienstnetze gehören:
Durch die Entkopplung der Anwendungslogik von Netzwerkbelangen bieten Service Meshes eine flexiblere und robustere Lösung für die Verwaltung von Microservices, insbesondere in Kubernetes-basierten Umgebungen.
In herkömmlichen Netzwerken wird die IP-Adressverwaltung (IPAM) zur Zuweisung und Verwaltung von IP-Adressen für Geräte und Dienste innerhalb eines Netzwerks verwendet. In dynamischen Microservices-Umgebungen, in denen Dienste häufig erstellt, skaliert oder beendet werden, kann die Verwaltung von IP-Adressen jedoch komplex werden. Zu den Herausforderungen gehören die Erschöpfung von IP-Adressen, der Umgang mit sich überschneidenden IP-Bereichen und die Gewährleistung eines sicheren und effizienten Routings.
Mit der Einführung von Servicemeshes verlagert sich die IP-Adressverwaltung von einem zentralen Anliegen zu einem abstrakteren, verwalteten Prozess. Untersuchen wir die Unterschiede zwischen traditionellem IPAM und Service-Mesh-gesteuertem IP-Management.
| Aspekt | Traditionelles IPAM | Dienst Mesh IPAM |
| Zuweisung von IP-Adressen | Statisch oder dynamisch auf der Grundlage fester Teilnetze | Abstrahiert durch das Dienstnetz, konzentriert auf die Dienstidentität |
| Service Entdeckung | Basierend auf DNS und IP-Adressen | Dienstsuche über das Netz (Namen, Bezeichnungen usw.) |
| Weiterleitung | Verwaltet durch IP-basierte Routing-Tabellen | Verwaltung durch Kommunikation von Dienst zu Dienst (keine Abhängigkeit von IPs) |
| Sicherheit | Gesichert durch Firewalls, VPNs oder ACLs | Zero-Trust-Sicherheit mit gegenseitigem TLS (mTLS) zwischen Diensten |
| Widerstandsfähigkeit | IP-Abhängigkeit kann zu einzelnen Fehlerquellen führen | Entkoppelt von den IPs, was zu größerer Ausfallsicherheit und Fehlertoleranz führt |
Der Übergang von herkömmlichen IP-basierten Netzwerken zu Service-Mesh-fähigen Umgebungen hat verschiedene Auswirkungen auf die Verwaltung von IP-Adressen.
In herkömmlichen Netzen werden Dienste in der Regel durch ihre IP-Adressen oder DNS-Namen identifiziert. In einer Microservices-Architektur, in der Dienste dynamisch skaliert und ersetzt werden, ändern sich die IP-Adressen jedoch häufig. Dies stellt eine Herausforderung für die IP-basierte Service-Erkennung dar.
In einem Dienstnetz werden Dienste durch übergeordnete Abstraktionen wie Dienstnamen, Etiketten oder Tags erkannt und verbunden. Damit entfällt die Notwendigkeit direkter IP-Adressen-Abhängigkeiten, was die Verwaltung von Diensten in hochdynamischen Umgebungen erleichtert.
In Istio oder Consul zum Beispiel werden die Dienste nach Namen registriert, und das Mesh verwaltet das zugrunde liegende Routing zwischen den Diensten. Das bedeutet, dass Dienste unabhängig von ihren IP-Adressen auf der Grundlage logischer Bezeichner miteinander kommunizieren können.
Herkömmliches IP-Routing stützt sich stark auf statische IP-Adressen und Subnetze. Wenn Dienste skaliert oder ersetzt werden, wird die Aktualisierung von IP-basierten Routing-Tabellen zu einer Herausforderung.
Dienstnetze lösen dieses Problem, indem sie das dynamische Routing verwalten. Das Netz sorgt automatisch für den Lastausgleich zwischen den Dienstinstanzen, ohne sich auf feste IP-Adressen zu verlassen. Die Proxys (Sidecars), die in jeden Dienst injiziert werden, verwalten das Verkehrsrouting dynamisch und stellen sicher, dass die Dienste immer erreichbar sind, auch wenn sich ihre IP-Adressen ändern.
IP-basierte Sicherheitsmodelle wie Firewalls und ACLs sind in Microservices-Umgebungen aufgrund der häufigen IP-Änderungen nur schwer zu pflegen. Service Meshes führen mTLS (mutual TLS) ein, ein Sicherheitsmerkmal, das die Kommunikation zwischen Diensten sichert, ohne auf statische IPs angewiesen zu sein.
In einem Dienstnetz wird jedem Dienst eine Identität (statt einer IP-Adresse) zugewiesen, und die Sicherheitsrichtlinien basieren auf diesen Identitäten. Infolgedessen können Dienste über verschlüsselte Kanäle sicher miteinander kommunizieren, unabhängig von ihren zugrunde liegenden IP-Adressen.
Mit OpenShift Service Mesh können beispielsweise Richtlinien definiert werden, die eine Verschlüsselung zwischen bestimmten Diensten erzwingen und so eine sichere Kommunikation gewährleisten, ohne sich um die IP-Verwaltung zu kümmern.
Mehrere Schlüsselkonzepte verändern die Art und Weise, wie die IP-Adressverwaltung in Service-Mesh-Umgebungen funktioniert:
In herkömmlichen Netzen wird ein Dienst durch seine IP-Adresse identifiziert. In einem Service Mesh werden die Dienste jedoch durch logische Namen, Labels oder Identitäten identifiziert. Diese Entkopplung bedeutet, dass die Dienste nicht mehr an feste IP-Adressen gebunden sind, was eine größere Flexibilität in dynamischen Umgebungen ermöglicht.
In Dienstnetzen wird die Kommunikation zwischen Diensten über Proxy-Sidecars verwaltet. Diese Sidecars wickeln den gesamten Eingangs- und Ausgangsverkehr für den Dienst ab, sodass IP-Adressen für die Kommunikation zwischen den Diensten irrelevant sind. Die Sidecar-Proxys verwalten auch die Sicherheit (über mTLS), den Lastausgleich und das Routing, was die Verwaltung der IP-Adressen weiter vereinfacht.
Dienstnetze ermöglichen ausgeklügelte Verkehrsmanagementstrategien, ohne auf IP-Adressen angewiesen zu sein. Zum Beispiel:
Dienstnetze können den Datenverkehr zwischen verschiedenen Versionen eines Dienstes aufteilen (Canary-Implementierungen), ohne dass die IP-Adressen geändert werden müssen.
Meshes können Wiederholungsrichtlinien auf Netzwerkebene durchsetzen und so Fehlertoleranz gewährleisten, ohne von statischen IP-Routen abhängig zu sein.
| Merkmal | Traditionelles IPAM | Dienst Mesh IPAM |
| Adressierungsmodell | IP-basiert, statisch oder dynamisch | Dienstidentitätsbasiert, abstrahiert von IPs |
| Mechanismus zur Ermittlung von Diensten | DNS oder IP-Adresse | Logische Namen oder Bezeichnungen |
| Weiterleitung | Verwaltet durch IP-Routing-Tabellen | Verwaltet von der Dienstnetzschicht (keine IP-Abhängigkeit) |
| Durchsetzung der Sicherheit | IP-basierte Firewalls, ACLs, VPNs | Identitätsbasierte mTLS, richtliniengesteuerte Sicherheit |
| Operative Gemeinkosten | Hoch (aufgrund der manuellen IP-Verwaltung) | Niedrig (automatisch durch das Netz) |
Auch wenn Dienstnetze die IP-Adressverwaltung abstrahieren, gibt es immer noch bewährte Verfahren, die für einen reibungslosen Betrieb zu beachten sind:
Vermeiden Sie es, sich bei der Dienstsuche auf direkte IPs zu verlassen. Beziehen Sie sich immer auf die Dienste durch ihre logischen Namen, die das Netz dynamisch auflösen kann.
Lassen Sie in Kubernetes-Umgebungen IPs dynamisch von der Plattform an Pods und Dienste zuweisen. Verlassen Sie sich bei der Verwaltung von Kommunikation und Routing auf das Service-Mesh, anstatt die IP-Zuweisung manuell vorzunehmen.
Nutzung der Sicherheitsfunktionen von Dienstnetzen, wie z. B. mTLS, zur Sicherung der Kommunikation zwischen Diensten. Sicherstellen, dass alle Kommunikationsrichtlinien auf der Dienstidentität und nicht auf IP-Adressen basieren.
Verwenden Sie Tools zur Beobachtung des Servicenetzes, um den Datenverkehr zu überwachen, die Serviceleistung zu verfolgen und Kommunikationsprobleme zu beheben, ohne sich auf eine IP-Adressen-basierte Überwachung zu verlassen.
Service-Meshes haben den Ansatz für die IP-Adressverwaltung in modernen Microservices-Umgebungen grundlegend verändert. Durch die Abstrahierung der Komplexität von IP-basierten Netzwerken ermöglichen Service Meshes es Unternehmen, sich auf übergeordnete Belange wie Service-Identität, Sicherheit und dynamisches Traffic-Management zu konzentrieren. Mit der weiteren Entwicklung des Cloud-nativen Ökosystems werden Service-Meshes eine immer wichtigere Rolle bei der Vereinfachung der Netzwerk- und IP-Verwaltung für verteilte Anwendungen spielen.
Alexander Timokhin
CCO
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