Was ist ein Edge-Netzwerk?

Ein Edge-Netzwerk ist ein stark dezentrales Computing-Paradigma, bei dem Computing Primitives nicht nur in die üblichen Regionen, sondern an den Rand des Netzwerks verschoben werden – in die Nähe der Nutzer und Geräte, die sie benötigen. Dadurch können Edge-Netzwerke Latenzen reduzieren, Bandbreitenanforderungen minimieren, Kosten senken, die Sicherheit verbessern und das Nutzer- oder Kundenerlebnis verbessern.

In einem Edge-Netzwerk befinden sich die Ressourcen, die Datenverarbeitung durch Computer, die Speicher, die Netzwerke, die Sicherheitssysteme und andere Funktionen nicht mehr in der Cloud oder in zentralen Rechenzentren. Stattdessen befinden sie sich physisch an Points of Presence (PoPs), die geografisch näher an den Nutzern und Geräten liegen, die Daten erzeugen, verarbeiten und nutzen.

Edge-Netzwerke sind eine Reaktion auf das enorme Datenwachstum im Rahmen der digitalen Transformation. In modernen Computing-Umgebungen sind viele Anwendungen und Anwendungsfälle sehr datenintensiv und latenzempfindlich. Services wie Medienstreaming, selbstfahrende Fahrzeuge, Gesundheitsgeräte zur Überwachung der Vitalwerte von Patienten, Smart-City-Lösungen zur Weiterleitung von Traffic und IoT-Geräte zur Steuerung industrieller Fertigungsprozesse erfordern ein Netzwerk, das hohe Performance, extrem niedrige Latenz und höchste Sicherheit bietet. Edge-Netzwerke machen dies möglich: Die Computing-Funktionen werden weiter weg von zentralisierten Rechenzentren und Cloudumgebungen verschoben, sodass diese Prozesse an der Edge des Netzwerks stattfinden, näher an dem Ort, an dem die Daten erstellt und genutzt werden.

Edge-Netzwerke sind eine stark dezentrale Zusammenstellung von Edge-Servern, die das Computing dezentralisieren, damit die Datenverarbeitung und -speicherung, die Netzwerke und die Sicherheit näher an den Endnutzern und Geräten sind, die diese Funktionen benötigen. Die Edge-Netzwerkinfrastruktur umfasst eine Vielzahl von Technologien.

• Spezialisierte Zweigstellen- und Netzwerk-Edge-Router an der Netzwerkgrenze verschieben Daten mit dynamischen oder statischen Routing-Funktionen zwischen internen und externen Netzwerken.
• Netzwerk-Switches verbinden Geräte innerhalb eines Computernetzwerks. Dadurch können diese Geräte Ressourcen gemeinsam nutzen, ohne eine Verbindung zu Geräten im Kern des Netzwerks herzustellen.
• Ein WAN (Wide Area Network) verbindet Local Area Networks (LANs), oft über eine softwaredefinierte WAN-Infrastruktur (SD-WAN).
• Firewalls prüfen und verwalten Daten, wenn sie in das Netzwerk gelangen und wenn sie es verlassen, um das Edge-Netzwerk vor einer Vielzahl von Bedrohungen zu schützen.
• Integrierte Zugriffsgeräte wandeln verschiedene Datentypen in ein gemeinsames Format um, um die Kommunikation zu vereinfachen und die Übertragungseffizienz an der Edge zu verbessern.

Durch die intelligente und effiziente Weiterleitung von Traffic und Workloads zu nahegelegenen Ressourcen bieten Edge-Netzwerke eine Vielzahl von betrieblichen Vorteilen.

• Höhere Geschwindigkeit und geringere Latenz. Durch die Verarbeitung und Bereitstellung der Daten von Edge-Standorten ermöglicht ein Edge-Netzwerk schnellere Reaktionszeiten, schnellere Transaktionen, bessere Nutzererlebnisse und eine zuverlässigere Performance für Echtzeitanwendungen.
• Senkung der Bandbreitenkosten. Durch die Reduzierung der Datenmenge, die über das Netzwerk an Cloudserver gesendet wird, können Unternehmen auch ihre Kosten für die Beschaffung der Bandbreite und die Speicherung großer Datenmengen stark minimieren.
• Verbesserte Sicherheit. Edge-Netzwerke minimieren die Angreifbarkeit vertraulicher Informationen, indem sie Daten näher an ihrem Entstehungs- und Nutzungsort verarbeiten und die Übertragung personenbezogener Daten über das Internet einschränken.
• Höhere Agilität: Edge-Netzwerke verfügen über Hunderte oder Tausende von Edge-Servern. Daher können sie Workloads durch Weiterleitung an den besten Standort optimieren, um Engpässe oder Netzwerkverbindungsprobleme zu vermeiden und Performance, Agilität und Skalierbarkeit zu verbessern.
• Verbesserte Datensouveränität. Das Verschieben von Daten zwischen Geräten und Cloudservern auf der ganzen Welt verursacht in vielen Ländern Probleme mit den Datenschutzgesetzen. Die Verarbeitung und Speicherung von Daten in der Nähe ihres Nutzungsortes erleichtert Unternehmen die Einhaltung von Vorschriften wie zum Beispiel der DSGVO in der Europäischen Union.

Die häufigsten Anwendungsfälle für Edge-Netzwerke sind:

• Gesundheitswesen. Durch die Verarbeitung der riesigen Datenmengen, die von Patienten auf Edge-Servern erfasst werden, können mit dem IoT (Internet of Things) verbundene Geräte und Sensoren Klinikmitarbeitern Echtzeitdaten und -analysen bereitstellen, die dazu beitragen, Leben zu retten und die Ergebnisse im Gesundheitswesen zu verbessern.
• Transportwesen. Autonome Fahrzeuge erzeugen riesige Datenmengen, die in Echtzeit an der Edge des Netzwerks verarbeitet werden müssen, um Fahrzeuge sicher und effizient an ihr Ziel zu leiten.
• Einzelhandel. Einzelhandelsunternehmen verlassen sich auf Edge-Netzwerke, um große Datenmengen aus Vertrieb, Bestandsverwaltung, Lieferkettenverfolgung und Überwachung zu verwalten und zu analysieren.
• Fertigungsindustrie. Industrielle Hersteller nutzen Edge Computing für Anwendungen, die auf Automatisierung, maschinellem Lernen und Echtzeitanalysen basieren, um Produktionsprozesse sicherer und effizienter zu machen.

Die meisten Edge-Netzwerke sind so konzipiert, dass sie durch Bereitstellung von Sicherheitsfunktionen an der Edge in Echtzeit eine ultraschnelle Datenverarbeitung ermöglichen oder Umgebungen schützen. Ein Netzwerk zur Inhaltsbereitstellung (Content Delivery Network, CDN) ist eine Art von Edge-Netzwerk, das in erster Linie darauf ausgelegt ist, Inhalte zwischenzuspeichern und Nutzern von Standorten in der Nähe bereitzustellen, um eine höhere Performance und ein besseres Nutzererlebnis zu bieten. Netzwerke zur Inhaltsbereitstellung bieten in der Regel nicht die Art intensiver Datenverarbeitungsfunktionen wie andere Edge-Netzwerke.

Der Schutz eines Edge-Netzwerks erfordert mehrere Sicherheitsebenen und umfassende Lösungen, die Folgendes beinhalten:

• Ein Zero-Trust-Framework. Ein Zero-Trust -Sicherheitsansatz erfordert, dass bei jeder Anfrage für den Zugriff auf Ressourcen alle Nutzer, Geräte und Anwendungen authentifiziert und validiert werden. So wird das Risiko von Sicherheitsverletzungen minimiert und der Schaden durch erfolgreiche Cyberangriffe begrenzt.
• Eine Web Application Firewall (WAF). Sicherheitsteams können sich mit einer WAF an der Netzwerk-Edge verlassen, um sich vor einer Vielzahl von Cyberangriffen zu schützen, wie zum Beispiel DDoS-Angriffen (Distributed Denial of Service), SQL-Injection, Cross-Site Scripting, Remote File Inclusion und Cookie Poisoning.
• Datenverschlüsselung. Die Verschlüsselung sensibler Daten, die an der Edge verarbeitet und gespeichert werden, minimiert den Schaden, wenn Daten versehentlich offengelegt oder mit böser Absicht weitergegeben werden.
• Angriffserkennung (Intrusion Detection). Intrusion Prevention Systems (IPS) und Intrusion Detection Systems (IDS) überwachen den Netzwerktraffic, analysieren verdächtige Aktivitäten und warnen Sicherheitsteams vor potenziellen Bedrohungen.
• Umfangreiche Nutzerzugriffskontrolle. Edge-Netzwerke basieren auf starken Zugriffskontrollen, die den Zugriff strikt auf bestimmte Nutzer beschränken und deren Zugriff auf verschiedene IT-Ressourcen so gering wie möglich halten. Zugriffskontrolllösungen sollten nach dem Prinzip der geringstmöglichen Berechtigungen funktionieren, sodass Nutzer nur auf die Ressourcen zugreifen können, die sie benötigen, um zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmte Aufgaben auszuführen.