Edge-Gerät

Arten von Edge-Geräten

Einer der häufigsten Typen von Edge-Geräten ist ein Edge Router. Edge Router werden in der Regel eingesetzt, um ein Campusnetzwerk mit dem Internet oder einem WAN zu verbinden, und fungieren hauptsächlich als Gateways zwischen Netzwerken. Ein ähnlicher Typ von Edge-Geräten, ein sogenannter Routing Switch, kann ebenfalls für diesen Zweck verwendet werden, obwohl Routing Switches in der Regel weniger umfassende Funktionen bieten als vollwertige Router.

Auch Firewalls lassen sich als Edge-Geräte einstufen, da sie an der Peripherie eines Netzwerks sitzen und Daten filtern, die zwischen internen und externen Netzwerken übertragen werden.

Im Kontext von IoT umfassen Edge-Geräte eine viel breitere Palette von Gerätetypen und Funktionen. Dazu gehören beispielsweise Sensoren, Aktoren und andere Endpunkte sowie IoT-Gateways.

In einem Local Area Network (LAN) werden Switches im Access Layer – das heißt die Switches, die Endbenutzergeräte mit dem Aggregation Layer verbinden – manchmal als Edge Switches bezeichnet.

Edge-Geräte: Anwendungsfälle

Obwohl die primäre Funktion von Edge-Geräten darin besteht, Konnektivität zwischen verschiedenen Netzwerken bereitzustellen, hat sich der Edge dahingehend entwickelt, dass er zunehmend erweiterte Services unterstützt. Dazu gehören:

• Wireless-Funktionen: Drahtlose Access Points (AP) fungieren als Edge-Geräte, da sie üblicherweise Wireless-Clients den Zugang zum kabelgebundenen Netzwerk ermöglichen.
• Sicherheitsfunktionen: Edge-Geräte, wie drahtlose APs oder VPN-Server (Virtual Private Network), verfügen im Allgemeinen über integrierte Sicherheitsfunktionen, die eine unberechtigte Benutzer- oder Geräteverbindung blockieren sollen.
• DHCP-Services (Dynamic Host Configuration Protocol): DHCP ist ein Dienst, der häufig in Verbindung mit Edge-Geräten, zum Beispiel drahtlosen APs und VPNs, verwendet wird. Wenn ein Client eine Verbindung zu diesen Edge-Geräten herstellt, benötigt er eine IP-Adresse, die für das Netzwerk, auf das er zugreift, lokal ist. Der DHCP-Server stellt die erforderliche IP-Adresse bereit. In vielen Fällen sind die DHCP-Services in Edge-Geräte integriert.
• DNS-Services (Domain Name System): Wenn ein externer Client über ein Edge-Gerät auf ein Netzwerk zugreift, muss der Client in der Lage sein, Fully Qualified Domain Names im Netzwerk aufzulösen. Wenn die DNS-Dienste eine IP-Adresse an den Client leasen, verweist sie den Client in der Regel auch an einen DNS-Server, der Dienste zur Namensauflösung für das Netzwerk bereitstellt.

Cloud Computing und IoT haben gezeigt, wie wichtig es ist, Intelligenz an die Peripherie des Netzwerks zu bringen. Wenn ein Unternehmen über Tausende von IoT-Geräten verfügt, ist es nicht effizient, wenn alle gleichzeitig versuchen, mit derselben Ressource zu kommunizieren. Edge-Geräte können Daten dezentraler und näher an den Endpunkten erfassen, verarbeiten und speichern, wodurch die Antwortzeiten verkürzt, die Latenz reduziert und die Netzwerkressourcen geschont werden.

Wie funktioniert ein Edge-Gerät?

Wie erwähnt, fungiert ein Edge-Gerät im Grunde nur als Brücke zwischen zwei Netzwerken. Dabei kann es sich um zwei On-Premises-Netzwerke handeln, aber ein Edge-Gerät kann auch für die Cloud-Konnektivität genutzt werden. Wichtig ist, dass die beiden Netzwerke ansonsten nicht miteinander verbunden sind und sich in ihrer Architektur gravierend unterscheiden können. Früher war es beispielsweise üblich, dass Unternehmen SNA-Netzwerke (Systems Network Architecture) für die 3270-Kommunikation in Mainframe-Umgebungen verwendeten. Mit der zunehmenden Verbreitung von Personal Computern (PC) und anderen Geräten kamen jedoch Edge-Geräte zum Einsatz, um Ethernet-Netzwerke – oder andere Netzwerktypen – mit bestehenden Netzen zu verbinden.

Unabhängig vom Anwendungsfall gibt es zwei grundlegende Aufgaben, die ein Edge-Gerät erfüllen muss. Erstens muss das Edge-Gerät die physische Konnektivität zu beiden Netzwerken gewährleisten. Zweitens muss es zulassen, dass der Traffic, falls erforderlich, die beiden Netzwerke durchquert. Je nach Art des Edge-Geräts kann dies die einfache Weiterleitung eines IP-Pakets bedeuten. Bei architektonisch unterschiedlichen Netzwerken muss das Edge-Gerät aber möglicherweise eine Protokollübersetzung durchführen.

Vorteile und Probleme von Edge-Geräten

Der Einsatz von Edge-Geräten bringt sowohl Vorteile als auch Herausforderungen mit sich. Dazu zählen die folgenden Punkte:

• Erweiterter Zugang: Der Hauptvorteil von Edge-Geräten besteht darin, dass sie Clientgeräten den Zugang zu Netzwerken und Ressourcen ermöglichen, auf die sie sonst keinen Zugriff hätten. Ohne einen drahtlosen AP – ein Edge-Gerät – wären Wireless-Clients zum Beispiel nicht in der Lage, auf Ressourcen im kabelgebundenen Netzwerk zuzugreifen.
• Gerätemanagement: Eine der größten Herausforderungen beim Betrieb von Edge-Geräten ist das Gerätemanagement. Ein Edge-Gerät kann etlichen zusätzlichen Geräten den Zugriff auf ein Netzwerk ermöglichen. Diese Geräte sind möglicherweise nicht im Netzwerk registriert. Außerdem könnten auf ihnen Betriebssysteme laufen, die sich von denen der traditionell im Netzwerk verwendeten Geräte unterscheiden. Deshalb müssen Unternehmen überlegen, wie sich diese Geräte am besten registrieren und verwalten lassen.
• Sicherheit: Sicherheit ist ein weiteres wichtiges Thema. Obwohl viele Edge-Geräte über native Sicherheitsfunktionen verfügen, müssen Unternehmen sich damit auseinandersetzen, wie sie diese Sicherheitsfunktionen am besten implementieren. Darüber hinaus benötigen sie eine Strategie, um Edge-Geräte auf dem neuesten Stand zu halten, damit keine Schwachstellen des Geräts selbst ausgenutzt werden können.
• Bottlenecks: Ein Edge-Gerät kann zu einem Engpass für den Netzwerk-Traffic werden, wenn es nicht genügend Durchsatz bietet, um den erforderlichen Datenverkehr zu bewältigen.

Edge-Geräte: Hardware und Technologie

Ursprünglich wurde ein Edge-Gerät einfach als ein Stück Hardware definiert, das die Kommunikation zwischen zwei Netzwerken ermöglicht. Im Laufe der Zeit haben sich die Edge-Geräte jedoch weiterentwickelt, und es wurden neue Arten von Edge-Geräten eingeführt. Die bemerkenswerteste dieser Neuerungen ist das IoT-Edge-Gerät.

Unter IoT-Geräten versteht man im Allgemeinen nicht traditionelle, internetfähige Geräte, die mit einem Netzwerk oder dem Internet verbunden sind. Doch in industriellen Umgebungen machen in der Regel Sensoren den Großteil der verwendeten IoT-Geräte aus. Dazu gehören etwa Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren oder RFID-Scanner (Radio Frequency Identification). Obwohl es sich bei dieser Art von Geräten nicht um Edge-Geräte handelt, werden sie in der Regel mit einem Edge Gateway verbunden. Hinter dieser Architektur steckt die Idee, dass IoT-Geräte, da sie Daten generieren, so nah wie möglich an den Systemen platziert werden müssen, die diese Daten nutzen. Daher senden IoT-Geräte Daten typischerweise über ein Gateway – ein Edge-Gerät –, das die Daten dann an die Computing-Infrastruktur weiterleitet, die sie schließlich speichert, analysiert oder verarbeitet.

Eines der Probleme, mit denen IoT-Geräte seit Langem zu kämpfen haben, ist die Tatsache, dass sie riesige Datenmengen erzeugen können. Diese Daten müssen analysiert werden, wenn sie von Nutzen sein sollen. Dies kann besonders problematisch sein, wenn die Daten zu einem Cloud-Dienst hochgeladen werden müssen, weil dies direkte Kosten für den Upload, die Verarbeitung und die Speicherung der Daten verursacht. Je nach Menge der hochzuladenden Daten kann auch die Verfügbarkeit von ausreichend Internetbandbreite ein Problem darstellen. Intelligente Edge-Geräte, die mitunter auch als IoT-Edge-Geräte bezeichnet werden, können bei diesen Schwierigkeiten helfen.

Ein intelligentes Edge-Gerät ist ein hoch entwickeltes IoT-Gerät, das ein gewisses Maß an Datenverarbeitung im Gerät selbst durchführt. Beispielsweise könnte ein intelligenter Industriesensor mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) feststellen, ob ein Teil defekt ist. Andere Beispiele für intelligente Edge-Geräte sind Computer-Vision-Systeme und einige Geräte zur Spracherkennung.