Häufig gestellte Fragen

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1 X-WiN Häufig gestellte Fragen Neues Konzept ermöglicht einfachen Einstieg in die Welt der Zertifikate DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 3

2 INHALT Nachdruck sowie Wiedergabe in elektronischer Form, auch auszugsweise, nur mit schriftlicher Genehmigung des DFN-Vereins und mit vollständiger Quellenangabe. Der Versand erfolgt als Postvertriebsstück. VORWORT WISSENSCHAFTS- NETZ INTERNATIONAL CAMPUS SICHERHEIT RECHT DFN-VEREIN Vorwort Dr. Frank Nolden Mehr Verfügbarkeit im X-WiN Jochem Pattloch X-WiN startbereit Hans-Martin Adler VIOLA Zwischenergebnisse in Bereich Netztechnik Ferdinand Hommes, Dr. Peter Kaufmann Das Deutsche Forschungsnetz - ein Erfolgsmodell für Wissenschaftsnetze Ein Gespräch zwischen Prof. Dr. Eike Jessen und Prof. Dr. Heinz-Gerd Hegering X-WiN als Netzressource im Grid Karin Schauerhammer Aktuelles aus dem Wissenschaftsnetz EUMEDCONNECT Europäische Forschungsnetze realisieren direkte Verbindungen zwischen Nordafrika, Nah-Ost und Europa. Kai Hoelzner DFNRoaming praktisch sicher Der mobile Schreibtisch IP-Adressen auf Reisen Ralf Paffrath Verteilte Authentifizierung, Autorisierung und Rechteverwaltung (AAR) Aufbau einer AAR-Infrastruktur unter Verwendung von Shibboleth Dr. Jochen Lienhardt open steam Vom DFN-Projekt zum Debian-Paket Daniel Büse, Prof. Dr. Thorsten Hampel DFN-Test-PKI Die DFN-PKI zum Ausprobieren Gerti Foest, Dr. Marcus Pattloch Präventive Telekommunikationsüberwachung für immer begraben? Bundesverfassungsgericht erklärt das Aus für vorsorglich lauschende Niedersachsen Laura Dierking Call for Papers 20. DFN-Arbeitstagung über Kommunikationsnetze Mitgliederverzeichnis Termine Impressum Herausgeber Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes e.v. DFN-Verein Stresemannstr. 78, Berlin Tel Fax Mail dfn-verein@dfn.de WWW ISSN Redaktion Kai Hoelzner (kh) Gestaltung VISIUS Designagentur Druck Trigger Offsetdruck

3 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 3 VORWORT D ie Mitarbeit im DFN-Verein ist in jeder Hinsicht ein Ehrenamt. Zum einen ist es in einem althergebrachten Sinne ehrenvoll, mit mehreren hundert Mitstreitern an der Verwirklichung gemeinsamer und gemeinnütziger Ziele zu arbeiten. Zum anderen ist die Mitwirkung im Deutschen Forschungsnetz mit zusätzlichen Aufgaben verbunden, denen man sich ohne eine Mitgliedschaft zunächst nicht stellen müsste. Fast jeder von uns Mitgliedsvertretern hat einen vollen Terminkalender - Hinterbänkler wird man in der Mitgliederversammlung vermutlich vergeblich suchen. Viele von uns engagieren sich in den Gremien und Ausschüssen des DFN-Vereins, geben Beiträge für Tagungen, wirken an der Entwicklung und Pilotierung neuer Dienste mit oder treiben die Vernetzung, aber auch die politische Begleitung des Vereins auf Bundes- wie auf Landesebene voran. Zwei typische Vertreter dieser Gattung überaus Engagierter sind meine Kollegen Eike Jessen und Heinz-Gerd Hegering, mit denen ich in den vergangenen Jahren während der gemeinsamen Arbeit in Vorstand und Verwaltungsrat des DFN-Vereins viel meiner eigenen (Frei-)Zeit verbringen durfte. Neben ihren Aufgaben an der TU München und am Leibniz Rechenzentrum, ihrem Engagement in der D-Grid-Initiative, in EGEE und in einer ganzen Reihe weiterer Projekte und Initiativen haben sie die Ihnen von der Mitgliederversammlung übertragenen Aufgaben im Deutschen Forschungsnetz wahrgenommen und in den DFN-Verein bereitwillig sehr viel Zeit und vor allem ihre Ideen - resultiertend aus viel beruflicher und persönlicher Erfahrung - eingebracht. Viel ist in den vergangenen Monaten gesagt und geschrieben worden über die kommende Netzgeneration X-WiN, über Grids und escience, über ein erweitertes Spektrum an Diensten und Services oder über die europaweite Integration der Forschungsnetze. Der DFN-Verein hat sich auf allen diesen Feldern eindrucksvoll behauptet und hat sich als fester Bestandteil der Wissenschaftslandschaft in Deutschland und darüber hinaus bewährt. Dies wäre nicht ohne das Engagement der Mitglieder des DFN-Vereins möglich gewesen. Besonders aber müssen an dieser Stelle Eike Jessen und Heinz-Gerd Hegering hervorgehoben werden. Sie haben sich das Vertrauen der Mitglieder für die Lenkung der DFN-Geschicke in besonderem Maße erworben und selbstlos dazu beigetragen, dass der DFN-Verein zu einem solchen Erfolgsmodell geworden ist. Mit einem Blick auf die Dankesbekundungen und Würdigungen, die in den nächsten Tagen auf den scheidenden Vorstand zu kommen werden, möchte ich Eike Jessen und Heinz-Gerd Hegering an dieser Stelle persönlich für das danken, was sie für den DFN-Verein getan haben. Aus unserer Zusammenarbeit ist dabei mehr als bloße Kollegialität erwachsen. Dr. Frank Nolden Kanzler der Universität Leipzig, Mitglied des Vorstands des DFN-Vereins Ihr Frank Nolden

4 Wissenschaftsnetz Mehr Verfügbarkeit im X-WiN Die dreifache Herausforderung: Wirtschaftlichkeit, Flexibilität und Verfügbarkeit DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 4 M it dem X-WiN ist das Deutsche Forschungsnetz angetreten, neben einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Flexib ilität au ch eine Verbesserung der Verfügbarkeit zu erreichen. Die verbesserte Wirtschaftlichkeit hat einen ersten Ausdruck in der ab dem geltenden Entgelttabelle für den DFNInternet-Dienst gefunden. Die neue Flexibilität des Netzes kommt insbesondere durch die hybride Struktur der Kernnetzknoten zum Ausdruck, die neben paketorientierten Diensten zukünftig auch verbindungsorientierte Dienste (z.b. maßgeschneiderte priva te Netze für Forschergruppen oder für Backup-Verbünde) ermöglicht. Wie aber wird mit dem X-WiN das Thema Verfügbarkeit neu angepackt? Verfügbarkeit als Planungsgrundsatz Die Verfügbarkeit eines Netzes ist kaum durch singuläre Maßnahmen zu erhöhen. Sie ist vielmehr zunächst durch die Menge und jeweilige Verfügbarkeit der einzelnen aktiven Netzelemente und deren Zusammenwirken (vermeiden von single point of failures) dominiert. Darüber hinaus ist es wichtig, die gesamte Infrastruktur (passive Netzelemente wie z.b. Kabeltrassen, Datenschränke) möglichst gut abzusichern. Nicht zu vergessen ist ein abgestimmtes System von betrieblichen Prozessen und Informationsflüssen, die kritisch für die Reparaturzeit bei Störungen sind. Die betrieblichen Prozesse und Informationsflüsse müssen insbesondere auch die betroffenen Anwender in die Lage versetzen, gegenüber ihren Nutzern kompetent auftreten zu können. Vor diesem Hintergrund wird klar, dass es ungeeignet ist, die Verfügbarkeit eines Netzes nachträglich zu betrachten. Vielmehr ist es für eine hohe Verfügbarkeit erforderlich, bereits bei jeder Entscheidung während der Planung und dem Aufbau eines Netzes stets die Verfügbarkeit mit zu berück sichtigen. für Baumaßnahmen sind aufgrund des großen Sicherheitsbedarfes beim Gastransport weit höher, als es typischerweise sonst für Kabeltrassen der Fall ist. Auch die Gebäude an den Trassen, die für die optischen Zwischenverstärker benötigt werden, sind sehr gut abgesichert. Trassen an Gaspipelines sind somit bei weitem die beste Lösung verglichen mit den ansonsten verfügbaren Trassen längs von Verkehrswegen (insbesondere Bahnstrecken), bei denen die Kabel bodennah teilweise mechanisch leicht zugänglich sind oder auf Hochspannungsmasten, bei denen die Trassen Umwelteinflüssen weitgehend ungeschützt ausgesetzt sind und sehr lange Reparaturzeiten wegen der Notwendigkeit, den Hochspannungsstrom abzustellen, die Regel sind. Fehlertolerante logische Topologie Um die logische Topologie der Verbindungen des Netzes fehlertolerant auf die physischen Trassen abzubilden, werden mathematischen Optimierungsverfahren eingesetzt. Dabei wird insbesondere die Konnektivität im logischen Netz bei Ausfällen von Knoten und Hoch verfügbare physische Topologie Die Verfügbarkeit der physische Topologie des Kernnetzes wird bestimmt durch eine geeignete Vermaschung der Trassen sowie durch die Vermeidung von mechanischen Angriffen (der berühmte Bagger ) auf die in den Trassen verlegten Glasfaserkabel. Die Vermaschung der Trassen ist in Abbildung 1 dargestellt. Es ist erkennbar, dass es sich um mehrere geschlossene Ringe handelt, die jeweils mehrfach miteinander verbunden sind. Dadurch sind für die auf den Trassen abgebildeten Verbindungen stets mindestens zwei unabhängige Wegeführungen realisierbar. Zusätzlich ist es für das X-WiN sehr vorteilhaft, dass sich die Trassen (bis auf die last-miles) entlang von Gas-Pipelines befinden. Die Hürden Abb. 1: X-WiN Topologie (breit: Faser, schmal: gemietete Wellenlängen) Stand Nov. 2005

5 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 5 Trassen berücksichtigen. Darüber hinaus werden im gleichen Zuge für die Verbindungen des DFNInternet-Dienst auch die Routing- Gewichte ermitteln. Weniger Netzelemente - weniger Fehlerquellen Das Design des Kernnetzes folgt der grundsätzlichen Strategie, die gewünschten Leistungsmerkmale des X-WiN mit einer möglichst geringen Anzahl von aktiven Netzelementen zu realisieren. Damit wird ebenfalls auch der Konfigurationsaufwand für das Netz verringert und mehr Reserven für Betriebsmittel wie z.b. Klima und Strom geschaffen. Gleichzeitig gilt es, die aktiven Netzelemente soweit technisch möglich fehlertolerant zu gestalten. Dazu werden alle wichtigen Teile der aktiven Netzelemente redundant ausgelegt. Dies gewährleistet nicht nur eine höhere Ausfallsicherheit der technischen Komponenten, sondern eröffnet zugleich die Möglichkeit Wartung unterbrechungsfrei zu gestalten. Die Betriebszeit eines Netzes wird schließlich nicht nur von den ungeplanten Unterbrechungen (Störungen), sondern auch von den geplanten Unterbrechungen (Wartungen) eingeschränkt. Unter brechungsfreie Wartungen reduzieren außerdem den Termindruck und damit letztendlich die Fehlbarkeit des Faktor Mensch. Paradigmenwechsel im IP-Netz Typische Knoten von großen IP-Netzen beherbergen Router, über die der Transit im Weitverkehr abgewickelt wird (Kernnetzrouter) und andere Router, auf denen die Anschlüsse von An wendern aufgeschaltet sind (Zugangsrouter). Diese Trennung ist von betrieblichem Vorteil, wenn Anschlüsse verändert, ab geschalt et od er neu zugeschaltet werden. Fehler, die dabei passieren, wirken sich i.d.r. nur auf die Zugangsrouter aus und lassen das Kern netz unbehelligt. Auch das G-WiN ist nach diesem Konzept ausgelegt (vgl. Abbildung 2). Jochem Pattloch Geschäftsführer DFN-Verein Stresemannstraße 78 D Berlin pat@dfn.de ansonsten übliche Trennung des IP-Netzes in ein Kernnetz und ein Zugangsnetz aufzugeben und auf diese Weise durch die Reduktion der Anzahl von aktiven Komponenten pro Kernnetzknoten bereits implizit zu einer verbesserten Verfügbarkeit zu kommen. Explizit ist es dann ergänzend notwendig, die eingesetzte aktive Technik im Rahmen der technischen Möglichkeiten maximal redundant auszulegen. Das bedeutet insbesondere, dass i.d.r. pro Router drei Netzteile und zwei unabhängige Routingkarten eingesetzt werden. Redundante globale Konnektivität Über den DFNInternet-Dienst ist eine globale Konnektivität mit dem Internet realisiert. Dazu verfügt das X-WiN (wie bereits das G- WiN auch) über zwei Übergabepunkte an unterschiedlichen Standorten zu verschiedenen Global-Upstream-Carriern. Abb. 3: Redundante globale Konnektivität Abb. 2: Typische IP Technik im G-WiN Wissenschaftsnetze unterscheiden sich allerdings in vielen Aspekten von den typischen IP-Netzen der General-Purpose Carrier. Ein wichtiger Aspekt ist die vergleichsweise geringe Fluktuation der Anschlüsse an Wissenschaftsnetze. Diese Erkenntnis erlaubt, die Nachbarlösung Ein besonders gut verfügbares Kernnetz nützt wenig, wenn nicht auch die Anbindung der Anwender an das Kernnetz hoch verfügbar ausgelegt ist. Bereits im G-WiN ist dies berücksichtigt, indem aus dieser grundsätzlichen Überlegung keine drahtlosen Verbindungen (Funk, Laser etc.) im Zugangsbereich eingesetzt werden. Unkalkulierbare Ereignisse (insbesondere Wetter) lassen diese Option nach heutigem technischen Stand ausscheiden.

6 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 6 Um die Verfügbarkeit der Anbindung der Anwender zu erhöhen, gibt es zwei grundsätzliche Optionen: Option 1: Der Anschluss wird mit einer Anbindung realisiert, für die eine höherer Verfügbarkeit vereinbart ist. Dies wird i.d.r. durch eine redundante Auslegung der verwendeten Leitung im Netz des Betreibers der Zugangsleitung realisiert. Wichtigster Vorteil dieser Lösung ist, dass sie für den Anwender und das X-WiN völlig transparent ist und dementsprechend keiner besonderen tech nischen Maßnahmen durch den Anwender oder durch den DFN-Verein bedarf. Option 2: Der Anschluss wird über zwei redundante Anbindungen realisiert. Werden zwei Anbindungen genutzt, gibt es mehrere Gestaltungsmöglichkeiten. In der Regel ist zu entscheiden, ob die zweite Anbindung mit der gleichen oder mit weniger Bandbreite ausgeführt wird und ob die zweite Anbindung zum gleichen oder zu einem anderen Kernnetzknoten geführt wird. Die Vorteile und Nachteile der jeweiligen Lösung sind stichwortartig in der Tabelle 1 aufgeführt. Zusätzlich besteht eine sehr interessante Strategie in der Möglichkeit, die zweite Anbindung zu einem benachbarten Anwender mit ähnlicher Bandbreite (Nachbarlösung) zu führen. Hierbei geben Zweite Anbindung zum gleichen Kernetzknoten... zum anderen Kernetzknoten... zum benachbarten Anwender mit weniger Bandbreite + Anbindung geschützt - Knoten ungeschützt - Durchsatz eingeschränkt + Entgelt ggf. sehr günstig + Anbindung geschützt - Durchsatz eingeschränkt + Knoten geschützt - Entgelt ggf. sehr hoch + Anbindung geschützt - Knoten ungeschützt - Durchsatz eingeschränkt ++ Entgelt verteilt sich auf zwei Anwender mit gleicher Bandbreite + Anbindung geschützt - Knoten ungeschützt + Durchsatz o.k. + Entgelt ggf. sehr günstig + Anbindung geschützt + Durchsatz o.k. + Knoten geschützt - Entgelt ggf. hoch + Anbindung geschützt + Knoten ggf. geschützt + Durchsatz o.k. ++ Entgelt verteilt sich auf zwei Anwender Tabelle 1: Matrix von Möglichkeiten bei einer doppelten Anbindung sich zwei Anwender gegenseitig die Erlaubnis, im Fehlerfall den Datenverkehr über den Anschluss des jeweiligen Nachbarn zu leiten. Dies ist insbesondere sehr vorteilhaft, wenn beide Nachbarn an unterschiedlichen Kernnetzknoten des X-WiN angeschlossen sind. Technische Bedingung ist im wesentlichen, dass die beiden Nachbarn der gleichen Routing-Policy folgen. Für die Nachbarlösung ist jeweils ein freies Interface auf den beiden Anschluss-Routern der Anwender sowie eine Verbindung zwischen den beiden Nachbarn nötig. Vorteil dieser Lösung ist insbesondere, dass sich die beiden Nachbarn die Kosten für die benötigte Verbindung aufteilen können und bei geeigneter Wahl der Nachbarn diese Lösung fehlertolerent sowohl gegen Ausfall einer Zugangsleitung als auch gegen Ausfall eines Kernnetzknotens ist. Abb. 4: Nachbarlösung (mit Rechenbeispiel) Die Geschäftsstelle des DFN-Vereins ist bei der Planung und dem Aufbau von Nachbarlösungen gerne behilflich. Sei es beim Klären vom technischen Fragen, beim Kalkulieren von Kosten oder bei der Suche nach geeigneten Nachbarn. Die Kontaktinformationen dazu finden Sie in der Mitte des Heftes im Serviceteil. Fazit Das Kernnetz des X-WiN wurde bereits während der Phasen Design und Aufbau konsequent auf Verfügbarkeit getrimmt. Zusätzlich werden optimierte betriebliche Prozesse und Informationsflüsse schnelle Reaktionszeiten im Fehlerfall ermöglichen sowie die betroffenen Anwender in die Lage versetzen, kompetent gegenüber ihren Nutzern auftreten zu können. Zur Absicherung der Anbindung der Anwender an das Kernnetz wird die Nachbarlösung empfohlen, die bei vergleichsweise geringen Kosten und betrieblichen Aufwänden eine hohe Verfügbarkeit bietet. Die Geschäftsstelle ist gerne dabei behilflich, Nachbarlösungen zu projektieren sowie geeignete Nachbarn zusammen zu führen. Die Datenkommunikation wird zunehmend ein kritischer Teil der betrieblichen Prozesse der Anwender des Wissenschaftsnetzes. Spätestens mit Diensten wie der neuen ausgelagerten Registrierungsstelle zur Vergabe von digitalen Zertifikaten oder mit dem in den Dienst DFNFernsprechen integrierten Break-Out für VoIP in die klassischen Telefonnetze werden neue Nutzer an das X-WiN herangeführt, die traditionell eine hohe Erwartungshaltung an die Verfügbarkeit von Kommunikationsdiensten haben. Das X-WiN ist strukturell bestens für diese Herausforderungen gerüstet.

7 Wissenschaftsnetz X-WiN startbereit DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 7 D as Jahr 2005 ist geprägt vom Aufbau des neuen Wissenschaftsnetzes des DFN-Vereins X-WiN: Das heißt Inbetriebnahme neuer Kernnetzstandorte, Umbau der bisherigen G-WiN-Standorte, Bereitstellung von Glasfaserverbindungen, Übernahme von Wellenlängen, Installation neuer WDM-Technik (Veredelung), Neuorganisation der Netzüberwachung, Migration der Anwender zu neuen Anschlusstechniken (Ethernet) und Inbetriebnahme des DFN-Internet-Dienstes auf der X-WiN-Plattform. Der Artikel beschreibt die Aufbauphasen des X-WiN und die sich aus dem Betrieb ergebenden Änderungen für die Anwender gegenüber dem G-WiN. Aufbau und Planung Gegenwärtig sind für das X-WiN 3 Phasen in der Planung. Die Phase 0 wird bestimmt durch den Aufbau der Infrastruktur des X-WiN und der Migration der ersten Anwender in die X-WiN-Kategorien des DFNInternet-Dienstes. Die Phase 1 umfasst den Betrieb des X-WiN mit der Kernnetztopologie des G-WiN, erweitert um die Integration der neuen Standorte und die endgültige Migration der Anwender in die X-WiN-Kategorien, insbesondere auch das Umschalten auf die neuen Kernnetzstandorte. Sie endet am In der Phase 2 soll ein Redesign der Topologie und der Routerplattform für den DFNInternet-Dienst auf der Grundlage der aktuellen Verkehrsflüsse durchgeführt werden. Sie ist für den Sommer 2006 geplant. Parallel dazu laufen die Vorbereitungen für die Nutzung des X-WiN als Grundlage für die Anforderungen der GRID-Community. Die Grundlage der Phase 0 ist in Abbildung 1 dargestellt. Das X-WiN besteht aus 46 Kernnetzstandorten. 38 dieser Standorte sind mit km Glasfaser verbunden. Dort, wo im Ergebnis der Ausschreibung keine Glasfasern angeboten wurden, verbinden 14 Wellenlängen die restlichen Standorte. Noch während des Aufbaus des X-WiN kamen weitere Standorte für zukünftige Grid-Anforderungen und Cross-Border-Verbindungen hinzu. Der Überwacher, ein Konsortium von Colt und Dimension Data, hat im April mit der parallelen Überwachung des G-WiN die für das X-WiN geplanten Abläufe geprobt. Entsprechend den Anmeldungen der Anwender nach der Mitgliederversammlung im Juni wurden die neuen Bandbreiten bei den Betreibern der Zugangsleitungen bestellt und, wo es möglich war, bereits realisiert. Ein Beispiel dafür ist insbesondere der Kernnetzknoten Leipzig, der wegen Bauarbeiten am alten Standort bereits im August 2005 umziehen musste. Die von den Anwendern in dieser Region gewünschten X- WiN-Anschlussbandbreiten sind bereits bereitgestellt worden. Die Phase 1 wird geprägt durch den Betrieb des X-WiN für den DFNInternet-Dienst. Dieser wird auf Basis der letzten Ausbaustufe des Kernnetzes des G-WiN durchgeführt, um eine optimale und störungsfreie Umschaltung vom G-WiN auf das X-WiN zu sichern. Beginn der Umschaltungen ist der November Die neuen Standorte werden auf einfache Weise doppelt an die nächsten Hans-Martin Adler DFN-Verein adler@dfn.de Standorte angebunden. Deutlich wird dies z. B. an den Ketten in Sachsen, Thüringen und zwischen den Kernnetzstandorten Frankfurt/Main und Hannover, die in Abb. 1 dargestellt sind. Die neuen Zugangsleitungen der Anwender können nun auch auf die topologisch nächsten Standorte geschaltet werden. Gegenwärtig finden die Planungen für die Phase 2 statt, die bis zum Sommer 2006 umgesetzt werden soll. Mit den bewährten Optimierungsmethoden des Konrad-Zuse-Instituts (ZIB) in Berlin zur Gestaltung der Netztopologien der vergangenen Wissenschafts- Abbildung 1: Die Kernnetzknoten und die Faser-/Wellenlängen- Infrastruktur des X-WiN

8 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 8 netzgenerationen wird auf der Basis der gegenwärtigen Verkehrsflüsse und einer optimalen Zuordnung der Anwender auf die Kernnetzstandorte die Topologie für den DFNInternet-Dienst berechnet. Ausgehend von diesen Ergebnissen wird auch die Routerplattform für diesen Dienst einem Re-Design unterzogen, woduch mehr Verfügbarkeit im X-WiN geschaffen wird. (Siehe hierzu den Beitrag Mehr Verfügbarkeit im X-WiN von J. Pattloch) Betrieb des X-WiN Für das X-WiN wurde mit der Ausschreibung der Überwachungsfunktion auch das Betriebsmodell des Netzes neu definiert. Abbildung 2 zeigt das Modell. Die Netzüberwachung umfasst die Überwachung aller Verbindungen des X-WiN an Überwachungspunkten auf DFN-Geräten durch Beobachten und Bewerten von Betriebsinformationen sowie die Behandlung und Koordinierung von betrieblichen Vorfällen wie z. B. Störungen. Neben dieser proaktiven Überwachung steht eine Hotline zur Meldung von Störungen rund um die Uhr zur Verfügung. Alle Vorfälle werden in einem Trouble-Ticket-System dokumentiert. Die Betriebsabläufe sind in einem Betriebshandbuch für das X-WiN dokumentiert. Mit dem Wechsel zu einer neuen Überwacher-Instanz ergibt sich auch eine neue Organisation für das Störungs- und Wartungsmanagement. Grundlage der Identifikation der X-WiN-Anschlüsse sind die Verbindungsbezeichnungen der Anschlüsse, die einheitlich im X-WiN unabhängig von den internen Bezeichnungen der unterschiedlichen Carrier vergeben werden. X-WiN-Verbindungsbezeichnungen Die Bezeichnungen der Verbindungen im X-WiN orientieren sich an dem bisher im G-WiN grundsätzlich üblichen Format: LSZ/ONR_STA_STB LSZ: ONR: STA: STAB: Leitungsschlüsselzahl, bezeichnet Schnittstelle der Verbindung (siehe Abbildung 3) Ordnungsnummer, bezeichnet Carrier und laufende Nummer der Verbindung Standort A Standort B Beispiel G-WiN: 40V/1_38100_ Mbit/s-Verbindung zwischen Kernnetzknoten Rostock und Anwender in Wismar des Carriers TSI neu im X-WiN: E1/TSI00012_ROS_FHWIS X-WiN-Trouble-Ticket-System Für das X-WiN steht rund um die Uhr ( 24/7 ) ein Webbasiertes Trouble-Ticket-System (TTS) bereit. Der Zugang erfolgt passwortgeschützt für jeden Anwender. Im TTS sind alle aktuellen Trouble- Tickets und anstehenden Wartungen erkennbar. Trouble-Tickets Abbildung 2: Betriebsmodell des X-WiN Bandbreite (Mbit/s) 0, LSZ R1 E1 EC10 E3 FE FE STM1 GE GE STM4 STM16 STM64 Abbildung 3: Leitungsschlüsselzahlen im X-WiN

9 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 9 können über die Web-Schnittstelle nicht nur eingesehen, sondern auch eröffnet werden. Abbildung 4 zeigt einen Ausschnitt aus dem TTS. Störungsmanagement Wie im G-WiN üblich, werden vom Überwacher auch die Anwenderanschlüsse rund um die Uhr an den Routerports des X-WiN überwacht. Werden vom Überwacher Störungen erkannt, so wird der vermeintliche Verursacher ermittelt, entsprechend informiert und der Entstörungsverlauf koordiniert. Der Vorfall wird im TTS dokumentiert. Mit den Betreibern der Zugangsleitungen ist vereinbart, dass sie sofort mit der Entstörung beginnen. Spätestens nach 30 Minuten wird der betroffene Anwender über den Ausfall seines Anschlusses informiert, danach alle zwei Stunden über den Stand der Entstörung. Nach vier Stunden erfolgt die erste Eskalationsstufe, in der der Betriebsverantwortliche des DFN-Vereins informiert wird. Erkennt der Anwender eine Störung seines Anschlusses selbst, informiert er über eine Hotline-Nummer den Überwacher und übermittelt diesem seine Analyse des Vorfalls. Die Autorisierung des Melders der Störung erfolgt über die Verbindungsbezeichnung seines Anschlusses. Der Überwacher öffnet ein Trouble-Ticket und informiert entsprechend dem Fehlerbild den vermeintlichen Verursacher der Störung. Der Ablauf danach ist wie beim proaktiven Erkennen einer Störung durch den Überwacher geregelt. Wartungsmeldungen Wartungsmeldungen werden zukünftig auch im TTS des X-WiN gepflegt. Vorerst werden solche Meldungen unstrukturiert per E- Mail unter Angaben der betroffenen Verbindung dem Überwacher in etwa folgender Art gemeldet: Subjekt: Wartung STM1/BCC0004_BRA_FHXYZ Abbildung 4: Trouble-Ticket-System des X-WiN Jeder Anwender wird mit der Betriebsbereitschaftserklärung seines Anschlusses für das X-WiN über die neue Verbindungsbezeichnung, die Nummer der Hotline des Überwachers, den Zugang zum Trouble-Ticket-System und -Adresse für Wartungsmeldungen per informiert. Mit dem X-WiN wird den Anwendern ab 2006 eine leistungs- und ausbaufähige Plattform zur Verfügung gestellt, auf deren Grundlage neue Dienste und Anwendungen den zukünftigen Betrieb sicherlich beeinflussen werden. Dafür notwendige Erweiterungen werden rechtzeitig diskutiert und kommuniziert. Am findet zwischen 8:00 Uhr und 9:00 Uhr eine Stromabschaltung im RZ statt. Der oben genannte Anschluss ist in dieser Zeit nicht zu erreichen. Mit freundlichen Grüßen Admin RZ FHXYZ

10 Wissenschaftsnetz DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 10 VIOLA Zwischenergebnisse in Bereich Netztechnik D ie Ziele und der Stand des VIOLA-Testbeds wurde in den DFN-Mitteilungen vom Juni 2004 (Nr. 65) und März 2005 (Nr. 67, zwei Artikel zu Netztechnik und Anwendungen) beschrieben. Seit Frühjahr 2005 haben eine Vielzahl technischer Tests und Entwicklungen stattgefunden. Der folgende Beitrag (in Englisch) beschreibt die erreichten Zwischenergebnisse in einigen Arbeitsgebieten: Aufbau der Managementumgebung und Nutzerunterstützung; Aufbau und Test von Layer-2 Virtual-Private-LAN-Services (VPLS) und Virtual-Leased-Line-Services (VLL); Implementierungen und Interoperabilität im Bereich neuer Signalisierungen und Schnittstellen (GMPLS, UNI, I-NNI, E-NNI) in der Transportnetzebene; Test der neuen SDH -Eigenschaften (Virtual Concatenation (VC), Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS), Generic Fra ming Procedure (GFP)); Entwicklung einer Ende-zu-Ende-Signalisierung. Testbed Provisioning and Management In March 2005 all network components of VIOLA were installed and connected via dark fiber. The corresponding management systems were installed and put into operation. In order to cut expenses on the optical fiber cabling the WDM technique is used on some routes. During the VIOLA project different transmission techniques will be implemented and tested to provide different services for the users. The parallel deployment of SDH Cross-Connects and 10 Gigabit Ethernet switches in the backbone allows the testing of the currently most advanced methods for the setup of VPNs on the one hand and dynamical bandwidth requests through signalization on the other hand: Setup of Layer 2 VPNs via VPLS and H-VPLS on the 10 GE transport switches of Alcatel and Riverstone Setup of Layer 3 VPNs via virtual routers on the Alcatel switch routers Signalization of dynamic bandwidths via different protocols (e.g. GMPLS, UNI, I-NNI, E-NNI) on the SDH Cross-Connects of Alcatel, Sycamore and Siemens Provision of Ethernet services over SDH via GFP and LCAS with bandwidths matching the requirements of the applications. Figure 1 shows the connections between the installed network components inside and outside the backbone nodes and user nodes. As the network components at one backbone node are mounted into different racks and equipped with heterogeneous connector types the physical ports of all devices were attached to patch panels using the same connector. This makes it possible to change the optical fiber connections between the devices by Figure 1: VIOLA network technlogy

11 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 11 simply rearranging the cables attached to the patch panel. After a rearranging often a complex reconfiguration of the involved devices might become necessary. The national and international connection to the VIOLA network takes place in Frankfurt. On behalf of cost savings, this route and the route between Jülich and Aachen are realized with a capacity of 2.5 Gbps. ADVA FSP 1500 systems are being used, which allow transmitting 2 x Gigabit Ethernet over 2.5 Gbps SDH. All other connections are 10 Gigabit Ethernet or 10 Gbps SDH. For the management of the network components a separate management network (DCN network) was established by TSI. The management is done at the TSI locations Nuremberg and Bamberg. At Nuremberg the Ethernet switches and the routers are controlled while the management of SDH and WDM equipment takes place at Bamberg. The management sub networks of the different locations are linked through encrypted connections via the G-WiN. Special clients at the different locations grant access to the management platforms at TSI. User Support Since the end of the last year, users can use the VIOLA testbed for their applications. In a first configuration the Riverstone systems are deployed as Layer 2 switches and L2 switches/l3 routers. DFN has assigned to VIOLA a public IP address space for the clusters and workstations. This allows a direct connection to the G-WiN and the European backbone GÉANT and, later on, GÉANT2. The VIOLA partners may use this connection for cooperations with other national and international research institutions without having to use their own G-WiN connection which is normally overloaded and has a much lower bandwidth capacity. Figure 2: VIOLA layer 2 topology kaufmann@dfn.de Peter Kaufmann DFN-Verein Ferdinand Hommes A Helpdesk for the support of user applications on the testbed has been deployed. Additionally a user manual for the testbed utilization has been provided. The required SDH connections for the testbed users were realized with vendor specific management systems. In future it will be possible to dynamically establish the connections using a user-signaling-interface which has already been specified and is currently under development. In the context of support for new and not funded applications first tests in the sector of real-time transmission of video and audio data have been performed with the University of Erlangen. Layer 2 Services The realization of Virtual-Private-LAN-Services (VPLS) and Virtual-Leased-Line-Services (VLL) has been started. The layer 2 network was specified on the top of the Riverstone switches and the Alcatel SR routers. This activity included the determination of a network topology together with QoS-properties in the context of access-policing/shaping and in the context of the backbone (queuing, priorities). The L2-network has been established by using direct Ethernet connections between the L2-switches/ routers and by using SDH connections provided by the SDH network (fig. 2). Fraunhofer Institut für Medienkommunikation FhG/IMK ferdinand.hommes@imk.fraunhofer.de

12 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 12 After the L2-configuration setup the following tests have been performed: The VLL and VPLS services between the Riverstone switches and the Alcatel routers have been tested successfully. The interworking of the Ethernet flow control between layer 2 switches and SDH switches with Gigabit Ethernet has been tested successfully. QoS functionalities for the limitation of bandwidth have been tested successfully on the Layer 2 systems. The H-VPLS-service (hierarchical VPLS) will be tested next. Interworking in optical transport networks (GMPLS/UNI/I-NNI/E-NNI) Generalized multi-protocol label switching has been established on the Alcatel 1678 MCC with the functionality of soft permanent connections. The implementation for the control of GMPLS by management system has been completed in a first version without resource management. The resource management will be integrated in the next release. In the context of OIF-interfaces (UNI/NNI) Alcatel provides an E-NNI interface for its 1678 MCC cross connect. The network side of the UNI 1.0, Release 2 (RSVP, LMP) for the 1678 MCC is also implemented. The implementation for the client side (UNI-C) will be released in December The realization of the I-NNI interface for the Siemens hit 7070 has been completed. The functionalities have been checked in a test setup with eight hit 7070 devices. The interoperability tests with the SN have been prepared. A detailed test specification has been produced. First E-NNI interoperability tests have been performed between Alcatel 1678 MCCs and the Sycamore SN 16000, but have not been completed successfully because of communication problems. The signaling failed, while trying to exchange protocol messages over IP tunnels which have been installed to solve the problem of heterogeneous DCN networks. The tests will be performed again in autumn 2005 putting all devices into one DCN network. The Navtel Interwatch has been successfully used for the GMRE/E-NNI/UNI tests. Additionally a detailed description on Signaling in optical networks with focus on GMPLS has been worked out. End-to-end signalization: A bandwidth reservation system with the name ARGON (Allocation and Reservations in Grid-enabled Optical Networks) has been specified. ARGON provides an interface for the GRID application layer offering connectivity services on top of the optical network between the GRID sites in the VIOLA network. These connectivity services are provided via an advance reservation interface to allow for a combined reservation of cluster and network resources and to achieve high network utilization. The connectivity services are realized using advanced network switching technologies like MPLS and GMPLS. Currently a prototype implementation is under development. General functionality tests The main focus for these tests has been put on the new SDH features, which include: Virtual Concatenation (alternative to continuous concatenation) allows the aggregation of a couple of SDH containers to one logical unit. E.g. it is possible to use seven VC4 containers (7*155 Mbit/s) to transmit one Gigabit Ethernet over SDH. In contrast to the continuous concatenation it is not necessary that all containers use the same path in the transmission network. Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS) allows dynamic ajustment of the bandwidth of a SDH connection while the connection is already active. In the case that one container of a connections drops because of a network failure, it is still possible that the connection remains established with a lower bandwidth. Generic Framing Procedure (GFP) allows direct transmission of different network transmission techniques over SDH by defining a method to encapsulate data packets of various protocols over SDH. The support for Sub-channeling can be used to transmit several data-streams over one SDH connection. New SDH allows a better utilization of SDH networks as a transport platform for new services such as Ethernet based networks with VPLS. This means that new kinds of applications can be found which take advantage of the high speed networks. The profit for the Ethernet technology is for instance the reliable SDH transmission technique which is capable of e.g. a 50ms restoration time in case of network failures. The tests concerning the GFP functionalities and the GFP interoperability have started. The main targets of these tests are: A throughput analysis of the connections with dependencies to the number of used VC4s und packet sizes. An analysis of the auto-negotiation functionality at the Ethernet interfaces. This technology provides a mechanism that allows Ethernet parameter negotiation. The investigation of reactions concerning failures and alarms at the SDH layer The basic GFP tests and the GFP interoperability tests between Alcatel 1678 MCC, Siemens hit 7070 and ADVA FSP 1500 have been completed successfully. Information and contact Further information about VIOLA (including contact information) is available at

13 Wissenschaftsnetz DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 13 Das Deutsche Forschungsnetz - ein Erfolgsmodell für Wissenschaftsnetze Ein Gespräch zwischen Prof. Dr. Eike Jessen und Prof. Dr. Heinz-Gerd Hegering A ls Mitbegründer des Deutschen Forschungsnetzes ist Prof. Dr. Eike Jessen dem DFN seit über zwanzig Jahren verbunden und ist ihm mit einigen Unterbrechungen seit zwei Jahrzehnten in verschiedenen Funktionen treu. Im Dezember 2005 wird seine zweite Amtsperiode als Vorstandsvorsitzender des DFN-Vereins enden. Ebenfalls im Dezember aus Vorstand und Verwaltungsrat des DFN-Vereins ausscheiden wird Prof. Dr. Heinz-Gerd Hegering, Leiter des Leibniz-Rechenzentrums in München. Gemeinsam haben Prof. Hegering und Prof. Jessen das Deutsche Forschungsnetz entscheidend geprägt und in mehreren Netzgenerationen weiter entwickelt. In einem Gespräch zeichnen Sie wichtige Linien Ihrer Arbeit nach und werfen einen Blick auf die derzeitige Situation und die Perspektiven für das Deutsche Forschungsnetz. Eike Jessen Lassen Sie mich zunächst einmal ganz an den Anfang zurückgehen: Als wir 1981 mit einer Gruppe von Wissenschaftlern in die Vereinigten Staaten gereist sind, um uns über den dortigen Stand der Wissenschaftsvernetzung zu unterrichten, waren alle Mitreisenden - mich eingeschlossen - offengestanden ziemlich erschüttert. In Amerika hatte gerade das CSNET, das Computer Science Network, seinen Dienst aufgenommen. CSNET wurde später bekannt als das Computer und Wissenschafts Netzwerk. Wir kamen von dieser Reise mit der Einsicht zurück, dass ein nicht mehr zu überbrückender Spalt zwischen den USA und Europa klaffte, der sich von Tag zu Tag vergrößerte. Alle waren sich einig, dass es dringend einer Initiative aus der Wissenschaft und ebenso politischer Unterstützung bedurfte, um Anschluss an die Entwicklung in den USA zu bekommen. Prof. Dr. Heinz-Gerd Hegering Prof. Dr. Eike Jessen Heinz-Gerd Hegering Der Vereinsname lautet ja auch nicht zufällig Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes. Dass die Wissenschaft über ein eigenes Netz verfügt, erscheint heute selbstverständlich, 1984 jedoch, im Gründungsjahr des Vereins, war an ein eigenes Netz zunächst gar nicht zu denken. Das Gesicht des DFN-Vereins hat sich in den vergangenen zwei Jahrzehnten völlig gewandelt. Mitte der 80er stand zunächst die Entwicklung von Protokollen im Vordergrund, während keine eigene Infrastruktur zur Verfügung stand. Heute verfügen wir nicht nur ein eigenes Netz von Verbindungen, sondern haben auch die physische Struktur der Glasfasern in der Hand. Eike Jessen Eine der wichtigsten Voraussetzungen für den Erfolg der Initiative Deutsches Forschungsnetz war dabei, dass die Organisation, also der Verein, in der Wissenschaft anerkannt wurde. Insbesondere zu Zeiten, als das DFN über keine Infrastruktur verfügte, war es mitunter nicht leicht, die Mitglieder von der Notwendigkeit eines DFN-Vereins zu überzeugen. Heinz-Gerd Hegering Wie wichtig eine funktionierende und akzeptierte Organisation ist, zeigte sich aber auch später, im Zuge der Deutschen Wiedervereinigung. Der DFN-Verein hatte bereits im November 1989 erste Kontakte nach Dresden, zur HU Berlin, zum IfH Zeuthen und an das Institut für Informatik u. Rechentechnik in Adlershof wurde dann ein gemeinsamer Projektvorschlag für die Erweiterung des damaligen X.25-Wissenschaftsnetzes in die Neuen Bundesländer erarbeitet. Die zunächst 25 Einrichtungen mussten nicht nur mit Netzinfrastruktur und kompatibler Kommunikationstechnologie versorgt werden, in den Einrichtungen selbst mussten auch mehr als 600 Personen für die Technologie geschult werden. Das alles ist innerhalb eines Jahres Unterzeichnung des Vertrags über Errichtung und Betrieb der ersten Generation des Wissenschaftsnetzes am 7. September 1989: Prof. Dr. Eike Jessen, Friedrich Winkelhage (stellv. Vorsitzender des DFN-Vereins (Mitte) und der damalige Bundesminister für Post- und Telekommunikation, Dr. Christian Schwarz-Schilling (links).

14 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 14 vom November 1990 bis November 1991 von statten gegangen. Ohne eine leistungsfähige Organisation wie den DFN-Verein wäre dies alles nicht möglich gewesen. Eike Jessen Eine der nächsten großen Herausforderungen entstand mit dem Beginn der Liberalisierung der Telekommunikationsmärkte. Der DFN-Verein war hier ebenfalls nicht nur Zuschauer, sondern zählte für die Deutsche Post und deren Rechtsnachfolger zu den ersten Kunden, die Anforderungen stellten, wie sie im liberalisierten Markt von Großkunden erst Jahre später gestellt werden würden. Heinz-Gerd Hegering Der DFN-Verein stellt schon damals Anforderungen, die im Angebotsportfolio der Post überhaupt nicht denkbar waren. Die Haltung des DFN-Vereins war der Post bzw. der Telekom neu. Da mussten erst einmal gemeinsam völlig neue Geschäftsmodelle entwickelt werden, mit denen ein eigenes Netz für die Wissenschaft möglich wurde. Der DFN-Verein war dabei in der Rolle des ersten Großkunden der Telekom. Eike Jessen Das damalige Datex-P-Netz etwa entsprach in keiner Weise den Bedürfnissen der Wissenschaft. Bis zur ersten Generation des Wissenschaftsnetzes, dem X.25-Wissenschaftsnetz, existierten keinerlei Angebote von Seiten der Post. Dass ein Kunde mit eigenen Vorstellungen über die zu nutzende Infrastruktur anklopfte, kannte man bei der Post einfach nicht. Und umgekehrt hatten die Wissenschaftler zur damaligen Zeit ja auch noch keine zwanzig Jahre Erfahrung beim Aufbau und Betrieb von Kommunikationsnetzen. Vieles war also völliges Neuland. Heinz-Gerd Hegering Dabei spielten Netze in den 80er Jahren eine ziemlich wichtige Rolle für die Wissenschaft. Viele Arbeitsläufe in homogenen Umgebungen waren remote jobs. Was wir heute mit Grids erleben, hat sehr viele Ähnlichkeiten mit damals. Früher war es so, dass gar keine andere Möglichkeit bestand, als remote zu rechnen. Grids greifen dieses Konzept wieder auf, nicht, weil es ohne Alternative wäre, sondern weil sich durch verteiltes Rechnen und Speichern ökonomische und technische Vorteile ergeben. Eike Jessen Da hat in den späten 80er Jahren ein grundlegender Wandel in der Philosophie des DFN stattgefunden. Bis zum X.25-Wissenschaftsnetz hat sich der DFN-Verein kaum mit dem Betrieb von Netzen beschäftigt. In den darauf folgenden Netzgenerationen drängten sich diese Fragen immer weiter in den Vordergrund. Das ganze Management der Anschlüsse, das Fehlermanagement war viel überschaubarer, weil in diesem Bereich externe Dienstleistungen in Anspruch genommen wurden. Inzwischen liegt der Betrieb des Netzes vollständig in den Händen des DFN-Vereins. Heinz-Gerd Hegering Ein weiteres gutes Beispiel für die zunehmende Wichtigkeit der Betriebs war übrigens der Bottleneck in den USA-Leitungen, die notorisch überlastet waren. Eike Jessen Hier zeigt sich zugleich auch, warum ein DFN-Verein so unverzichtbar für die Wissenschaft ist: Die Leitungen wurden lange Jahre einseitig von uns finanziert und waren ziemlich kostspielig. Die Partner in den USA agierten da aus einer Position des meilenweiten technischen Vorsprungs in Netzdingen. Wir, so wurde unterstellt, wollen ja mit den USA peeren, deshalb müssten wir die Leitungen auch finanzieren. Die Frage war ständig, wie ausgelastet die Leitungen sind und wann wieder die Kapazitäten erhöht werden müssen. Die heutige paritätische Finanzierung der Verbindungen in die nordamerikanischen Forschungsnetze wurde nur möglich, weil es auf dieser Seite des Ozeans starke und europaweit organisierte Ansprechpartner wie den DFN-Verein gab. Heinz-Gerd Hegering Das immer stärkere Engagement des DFN-Vereins in Betriebsund Managementfragen spiegelt sich beim X-WiN wieder, das ab Januar das G-WiN ersetzen wird. Inzwischen verfügt der DFN- Verein nicht nur über das logische Netz, sondern auch über die physischen Leitungen und die Vermittlungstechnologie. Diese Entwicklung ist als Folge der früheren Netzgenerationen zu sehen.

15 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 15 Bereits im B-WiN lagen zentrale betriebliche Komponenten wie das DFN-NOC in der Hand des DFN-Vereins. Das am LRZ in München entwickelte Customer Network Management System des DFN wird inzwischen auch auf europäischer Ebene im GÉANT eingesetzt. Eike Jessen Betonen sollte man auch die in der Regel kurzen Dienstwege zwischen den Kollegen und Mitarbeitern in den Gremien und in den Geschäftsstellen, die auf Arbeits- und Betriebstagungen in ständigem Kontakt miteinander stehen. Der DFN-Verein reagiert positiv auf Anregungen und Ideen aus der Anwenderschaft und findet bei vielen Problemen individuelle Lösungen. Heinz-Gerd Hegering Ich denke, dass dies einer der strategischen Erfolgsfaktoren des DFN ist. Dass zum Beispiel der Vorstand, genauso wie die Mitglieder aller anderen Gremien, nicht nur im DFN-Verein aktiv ist, sondern in vielen Fällen als Rechenzentrumsleiter, Wissenschaftler, Kanzler und in vergleichbaren Funktionen in der Wissenschaftslandschaft in Deutschland tätig ist. Die Mitgliedsvertreter im Verein haben sämtlich einen sehr starken Bezug zur Praxis, sei es in Verwaltungsfragen, in den Rechenzentren oder in Forschung und Lehre. So installieren wir in Garching am LRZ derzeit einen neuen Supercomputer, der eine wichtige Komponente im D-Grid darstellt. Neue Entwicklungen in der Welt des Netzwerkens werden auf diese Weise schnell in den Verein hineingetragen und vor einem sehr breiten Publikum diskutiert. Heinz-Gerd Hegering Dem wäre hinzuzufügen, dass Sie selbst auch auf europäischer Ebene im External Advisory Commitee des EGEE-Projektes agieren. Eike Jessen Eins der großen Themen der nächsten Jahre wird - unabhängig von den agierenden Personen - der ganze Bereich der Middleware sein. Dies lässt sich prognostizieren, ohne damit einem künftigen Verwaltungsrat in den Arm zu fallen. Der DFN-Verein entwickelt sich heute bewußt in eine Richtung, in der mehr als die reine Konnektivität angeboten wird. Und gerade die Entwicklung oder Beschaffung von Basismiddleware für Netzwerksicherheit, für Kommunikationsdienste, Videoconferencing oder verteilte Arbeitsumgebungen lässen sich nur in einer großen und leistungsstarken Gemeinschaft organisieren, die auch international gut aufgestellt ist. Heinz-Gerd Hegering Voraussetzung dafür wird auch in Zukunft sein, die Einheit von Lehre und Forschung wie auch die Integration großer Einrichtungen, wie dem Desy, und kleinerer Einrichtungen, wie den vielen Fachhochschulen und dezentralen Instituten, sicherzustellen. Dies ist zwar keine neue Herausforderung für den DFN-Verein, vielmehr sogar eine allzu vertraute, die Wichtigkeit dieser Aufgabe wird aber auch in den kommenden Jahren bestehen bleiben. Eike Jessen Dies zeigt sich auch an der Rolle, die der DFN-Verein heute auf europäischer Ebene spielt. Es ist ja nicht allein das CNM oder das Roaming- Konzept des DFN, das inzwischen europaweit eingesetzt wird, sondern auch die Rolle, die Mitarbeiter des DFN international spielen. Der Aufbau einer europaweiten Wissenschaftsinfrastruktur wurde wesentlich vom DFN-Verein vorangetrieben. Es ist kein Zufall, wenn ein Geschäftsführer des DFN-Vereins heute Chairman des europäischen Forschungsnetzbetreibers Dante Ltd. ist und zudem noch im Executive Committee des GÉANT2- Projektes sitzt.

16 Wissenschaftsnetz X-WiN als Netzressource im Grid DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 16 U m die Grid-Aktivitäten in Deutschland zu bündeln und Synergiepotentiale freizusetzen, haben führende Vertreter der im Bereich des Grid-Computing engagierten Wissenschaftszweige in Deutschland die D-Grid-Initiative ins Leben gerufen. Ziel ist der Aufbau einer Grid-Infrastruktur und die rasche Umsetzung des Grid-Konzeptes am Wissenschaftsstandort Deutschland. Der D-Grid-Initiative gehören neben einer Vielzahl von Hochschulen auch die Helmholtz- und die Leibniz-Gemeinschaft, die Fraunhofer- und die Max-Planck-Gesellschaft, das Berliner Zuse-Institut und der Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes e.v. (DFN-Verein) an. Sie hat in den vergangenen Monaten ein Rahmenprogramm für Forschung und Entwicklung der e-science in Deutschland erarbeitet. Auf Grundlage dieses Rahmenprogramms fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) seit dem 1. September 2005 fünf Projekte aus verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen sowie ein fachübergreifendes Integrationsprojekt. Der DFN-Verein, der mit dem Wissenschaftsnetz eine grundlegende Ressource für die Arbeiten im D-Grid bereitstellt, ist am Integrationsprojekt federführend für den Bereich Netze und Sicherheit beteiligt. Zum einen besteht der Beitrag des DFN-Vereins in der Bereitstellung eines Grid-fähigen Wissenschaftsnetzes (X-WiN) ab Januar Zum anderen entwickelt der DFN-Verein eine Sicherheitsinfrastruktur für das D-Grid. Basierend auf Public-Key-Infrastrukturen wird ein ortsunabhängiger, gesicherter Zugriff auf Ressourcen im Grid ermöglicht ( AAI - Authentication Authorisation Infrastructure). Darüber hinaus wird der DFN-Verein ein Zentrum für Netzsicherheit (Grid-CERT) aufbauen und betreiben. Grid eine neue Methode des netzgestützten wissenschaftlichen Arbeitens In den vergangenen Jahrzehnten haben internationale Experimente und Simulationsrechnungen in verschiedenen naturwissenschaftlichen Disziplinen, z.b. der Teilchenphysik und der Astronomie, zu einem rasant steigenden Bedarf an Rechen- und Speicherleistung geführt. Die in Experimenten und Messungen anfallenden großen Datenmengen können nur an einigen Standorten, an denen ausreichend Rechen- und Speicherressourcen zur Verfügung stehen, analysiert und gesammelt werden. Es entsteht die Notwendigkeit, eine standortunabhängige und kostengünstige Auswertung sowie Speicherung von Massendaten zu ermöglichen. Aufgrund dieser Entwicklung entstand Ende der 90er-Jahre die Vision, nicht nur Rechner- und Speicherressourcen, sondern auch Datenbanken, Datenauswertungstools und große Geräte wie z. B. Beschleuniger in der Teilchenphysik über eine neuartige IT (Informationstechnologie)-Architektur bereitzustellen. Diese neue Architektur soll flexible, secure, coordinated resource sharing among dynamic collections of individuals, institutions, and resources ermöglichen. Foster und Kesselmann nannten dieses Konzept Grid- Computing 1,2. Für den Betrieb solcher Grids ist die Entwicklung und Bereitstellung von Hochleistungsnetzen zur Verbindung der Karin Schauerhammer DFN-Verein schau@dfn.de Ressourcen und Anwendungen eine grundlegende Voraussetzung. Die Heterogenität der Daten, unterschiedliche Hard- und Softwarestandards und die Notwendigkeit einer Sicherheitsinfrastruktur stellen dabei eine besondere Herausforderung für Entwicklungen und Einsatz der Grid-Technologie dar. In den USA (Cyberinfrastructure Initiative), Großbritannien (e- Science programme), und den Niederlanden (Virtual Lab) wurden um das Jahr 2000 große Förderprogramme der öffentlichen Hand aufgelegt, um die Entwicklung der neuen Grid-Technologie voranzutreiben. In Deutschland gab es erste Grid-Initiativen um das BMBF Projekt Unicore sowie im DFN Verein, der mit seiner G3- Gruppe erste Grid-Projekte mit Unterstützung des BMBF auf den Weg brachte. Im Jahr 2003 gründete sich die D-Grid-Initiative, ein Zusammenschluss der wichtigsten deutschen Wissenschafteinrichtungen (HGF, MPG, Hochschulen, FHG, DFN-Verein), um die Bedürfnisse und Anforderungen der Wissenschaft an die Entwicklung und Nutzung der Grid-Technologie in Deutschland zu formulieren. Die Initiative legte im Juni 2004 ein Forschungs- und Entwicklungsrahmenprogramm , e-science in Deutschland vor. In diesem Programm heißt es u.a.: Virtualisierung ist daher der Schlüsselbegriff zukünftiger Grid-Systeme. Im Gegensatz zu den existierenden verteilten Informationssystemen virtualisieren Grid-Systeme der nächsten Generation Daten-, Informations- und Rechendienste, indem sie die technischen Details der konkreten verteilten Realisierung hinter Oberflächen (interfaces) verbergen. Zukünftige Grid-Systeme werden Tausende geographisch verteilter Ressourcen umfassen, die über Weitverkehrsnetze, wie z.b. das Internet, miteinander verbunden sind. Neben der Virtualisierung ist die kooperative Nutzung von IT-Ressourcen ein Schlüsselelement zukünftiger Grid-Generationen. Diese ermöglichen vollständig neue Arbeitsformen in Wissenschaft und Industrie. 3 D-Grid-Initiative Um dies zu erreichen, will die D-Grid-Initiative in Deutschland die bestehenden Grid-Aktivitäten bündeln, um Synergien für globale, verteilte Wissenschaftskollaborationen auf der Basis netzgestützter Dienste freizusetzen (e-science). Hierzu ist es notwendig, eine Netz- und Middleware-Infrastruktur zu entwickeln und aufzubauen, die sich an internationalen und europäischen Standards und Projekten (wie z.b. dem EGEE-Projekt) orientiert und dazu kompatible Tools und Dienstleistungen liefert. Die Architektur dieser technischen Infrastruktur wird in Abb.1 dargestellt.

17 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 17 Abb. 1: D-Grid: Framework for e-science Sie gliedert sich in vier Schichten und basiert auf einer Vielzahl von miteinander zusammenhängenden und/oder aufeinander aufbauenden Grid-Komponenten. In der untersten Schicht befinden sich Ressourcen (Rechner, Programme, Großgeräte, aber auch Datenarchive) und ein die Ressourcen verbindendes, leistungsfähiges Netz. Die Aufgabe der Middleware ist es, Heterogenität und räumliche Verteilung der einzelnen Ressourcen vor dem Nutzer zu verbergen und, soweit dies möglich ist, generische Basisdienste wie z.b. eine Authorisierungs- und Authentifizierungs-Infrastruktur, Kollaborationstools (z.b. Videokonferenz-Dienste) und Dienste zum Informations- und Datenmanagement für alle Communities zu erbringen. Für die Wissenschaftscommunities wird mit diesen Diensten die gemeinschaftliche Nutzung von Daten, Modellen und anderen Ressourcen erleichtert. Im D-Grid müssen verschiedene Rechnerund Systemarchitekturen, Programmsysteme und Datenbestände integriert werden. X-WiN als Grid-Ressource Derzeit werden in Europa zahlreiche sogenannte hybride glasfaserbasierte Wissenschaftsnetze aufgebaut, die es ermöglichen, auf einer Netz-Plattform sowohl den wissenschaftsspezifischen Internet Verkehr zu transportieren, als auch dedizierte optische Virtuelle Private Netzwerke (VPNs) bereitzustellen. Typische Anwendungen für solche VPNs sind Verbünde für Datensicherung zwischen Universitäten, internationale Projekte, bei denen die Verteilung von großen Experimentdatenmengen eine Rolle spielt (z.b. Teilchenphysik), Kopplung von Hochleistungsrechnern (DEISA) oder auch die Auswertung von Daten aus Sternwarten, die in sehr vielen europäischen Ländern ihre Daten aufnehmen und zentral auswerten wollen (Astrophysik). Die Kostengesetze, die diesen hybriden Netzen innewohnen, ermöglichen es, Bandbreiten bedarfsgerecht zu akzeptablen Entgelten bereitzustellen. In Deutschland steht ab 2006 für anspruchsvolle Grid-Anwendungen das X-WiN zur Verfügung, was mit seiner Konnektivität zu GÉANT2, den US amerikanischen wie auch über den sogenannten Global Upstream zu den kommerziellen Netzen eine Plattform sowohl für den Internet-Verkehr als auch zur Schaltung dedizierter optischer Verbindungen in internationalen Kooperationen bildet. Im Kontext der EU-Infrastruktur-Förderung ( 6. Rahmenprogramm) ist der DFN Verein an Projekten wie GÉANT2 und EGEE aktiv beteiligt. Er betreibt mit VIOLA ein optisches Testbed, das als Verbundprojekt mit Partnern aus Hochschulen, Forschungseinrichtungen, Industrie-Unternehmen und dem DFN-Verein organisiert ist. Ziel des Projektes ist es, neue Netztechniken und neue Formen der Netzintelligenz einzusetzen und sie integriert mit entsprechend anspruchsvollen Anwendungen zu erproben, um so den beteiligten Partnern Know-How für zukünftige Netzgenerationen zu vermitteln. So soll ein Testnetz aufgebaut werden, in dem Bandbreiten durch Anwendungen dynamisch angefordert werden können. Hierzu werden Untersuchungen und Entwicklungen auf Steuerungs- und Signalisierungsebene hochbitratiger Übertragungsnetze durchgeführt. LCG LHC Compute Grid Eine der anspruchvollsten Grid-Anwendungen ist zur Zeit das LCG (LHC Compute Grid) -Projekt, das durch das CERN koordiniert vorbereitet wird. Der Large Hadron Collider (LHC), der bis 2007/ 2008 am CERN aufgebaut wird, ist eines der größten wissenschaftlichen Instrumente der Erde. Wenn er seinen Betrieb aufnehmen

18 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 18 wird, werden Datenmengen von jährlich 15 Petabyte anfallen, die von Wissenschaftlern weltweit zu analysieren sind. Die insgesamt mehr als 5000 Wissenschaftler aus ca. 50 Nationen, die an den LHC-Experimenten beteiligt sind, machen das LCG-Projekt zur aktuell größten gemeinschaftlichen Anstrengung der Teilchenphysik im IT-Bereich. Es wird vier Experimente am LHC geben: ALICE, ATLAS, CMS und LHCb. Aufgabe des LCG-Projektes ist es, eine Datenspeicherund Analyseinfrastruktur für die Teilchenphysik-Community, die den LHC nutzen wird, aufzubauen und vorzuhalten. In Abbildung 2 ist ein logisches Modell des LCG dargestellt. Die Daten der LHC-Experimente werden weltweit nach einem Vier-Ebenen Modell (4 Tiers ) verteilt. Ein erster Backup der Daten wird im CERN, dem Tier0 -Zentrum des LCG gehalten. Nach einem Initialisierungsprozess werden diese Daten auf weitere elf Tier1-Zentren verteilt. Dies sind Rechenzentren mit großen Speicher- und Rechenkapazitäten, die auch einen 24/7-Support für Grid-Dienste anbieten werden. Die Tier1-Zentren stellen Daten und Rechenleistung sowie Kollaborationswerkzeuge für die Analyse für Tier2-Zentren bereit. Einzelne Wissenschaftler greifen über Tier3- Zentren, z.b. lokale Cluster an Universitäten oder sogar individuelle PCs, die am LCG Projekt teilnehmen, zu. Um diese netzgestützte kollaborative Arbeitsweise zu ermöglichen, ist es zwingend, auf einer geeigneten Netzinfrastruktur, die betriebliche Domains in verschiedenen europäischen, US-amerikanischen, kanadischen und taiwanesischen Wissenschaftsnetzen umfasst, aufzusetzen. Es muss Vereinbarungen zwischen den Experimenten, dem CERN und den nationalen Zentren geben, die regeln, nach welchen Zugangs-Policies und Cost-Sharing-Modellen die Infrastruktur genutzt werden kann. Für die Planung des LCG-Netzes wurde eine Arbeitsgruppe aus Vertretern der Experimente, Netzspezialisten der beteiligten NRENs und GÉANT2 sowie der Netzgruppen vom CERN und von den Tier1-Zentren gebildet. Der Netzentwurf umfasst derzeit zunächst das Tier0/Tier1-Netz, da noch keine abgestimmten Anforderungen und Festlegungen zu den Tier2 Tier3-Zentren vorliegen. Es wurde von folgenden Designkriterien und Annahmen ausgegangen: Jedes Tier1 Zentrum wird mit einer dedizierten 10G-Verbindung mit dem Tier0 Zentrum verbunden. Eine weitere 10G- Verbindung wird als Backup zu einem benachbarten T1 Zentrum geführt. Es werden kontinuierliche Datenströme von bis zu 10Gbit/s erwartet. Aufgrund der einfachen Quelle-Senke Beziehung ist es sinnvoll, den Transport auf Ebene 2 abzuwickeln. Sicherheitsprobleme im Netz können durch diesen Ansatz leicht bewältigt werden ( trusted sources ). Abb. 2: Modell des LHC Compute Grid (LCG)

19 DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 19 Abb. 3: Architektur für das LCG-Netz (T0-T1 Netz) Die Abbildung 3 zeigt das logische Modell für das LCG-Netzwerk, bestehend aus dedizierten 10G-Verbindungen zwischen Tier0 und jedem Tier1. Für ein Backup der dedizierten Verbindungen Tier0-Tier1 (in Abb. 3 nicht dargestellt) wird sich jedes Tier1- Zentrum mit mindestens einem anderen Tier1-Zentrum über einen alternativen Weg verbinden. Für den Betrieb des Netzes wird eine spezielle Routerstruktur (an jedem Tier1 und am Tier0) vorgesehen, die unabhängig vom normalen Internetverkehr der Tier1-Zentren nur für LCG-Zwecke vorgesehen ist. Damit ist eine für diesen Anwendungsfall eventuell nützliche neue Parametrisierung der Router (z.b. Packet Size) möglich, was zur Erhöhung des Datendurchsatzes beitragen wird. Der Betrieb der Router kann zentral erfolgen, was zu einer deutlichen Verbesserung der Zuverlässigkeit des Betriebes führen wird. In einem derartigen optischen VPN kann bedarfsgerecht die Bandbreite erhöht werden, indem eine weitere 10G-Verbindung zu geringen Mehrkosten geschaltet wird. Damit ist die Voraussetzung für die Verteilung der Daten auf die Tier1-Zentren weltweit geschaffen. In den an den Experimenten beteiligten Ländern nimmt die Möglichkeit der Verfügbarkeit von optischen Links ständig zu. So wird es in Deutschland mit dem X- WiN ohne Probleme möglich sein, die größeren Tier2-Zentren wie z.b. DESY und GSI mit optischen Verbindungen an das deutsche T1-Zentrum in Karlsruhe oder ggf. an ein weiteres T1 Zentrum heranzuführen. Dieses Beispiel zeigt exemplarisch, welche entscheidende Rolle moderne Wissenschaftsnetze für neuartige Anwendungen (hier LCG Netz) spielen. Ausblick In verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen stellen sich neue Grand-Challenge-Aufgaben, die eine Menge von Ressourcen in einer bisher nicht gekannten Komplexität in internationalen Kooperationen benötigen und gemeinsam nutzen werden. So werden Grid-Anwendungen im Bereich der Supercomputer (Vernetzung zu einem virtuellen Supercomputer DEISA Projekt), auf dem Gebiet der Klimaforschung (C3-Grid-Projekt), im Lifesciene-Bereich und im Bereich des wissenschaftlichen Informationsmanagements (Digital Library, Data-Mining Anwendungen) entstehen, die neue, netzgestützte Formen der wissenschaftlichen Zusammenarbeit zum Erreichen ihrer Ziele benötigen. Die europäischen Wissenschaftsnetze sind für die neuen Anforderungen gut gerüstet und können durch neue Netzdienste zur Bewältigung der grand challenges in der Wissenschaft beitragen. Für den DFN-Verein bedeutet das Engagement im Grid-Bereich eine stärkere Gewichtung von Sicherheit und Middleware im Allgemeinen - jenen Technologien, die für den Endnutzer zwar unsichtbar sind, ohne die ein Ressourcen-Sharing in internationalen Wissenschaftskooperationen künftig nicht mehr vorstellbar ist. Literatur 1 Foster I., Kesselmann C.: The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure, San Francisco, Morgan Kaufmann Foster I., Kesselmann C, Tuecke S.: The Anatomy of the Grid: Enabling Scalable Virtual Organisations, Intl. J. Supercomputer Applications, D-Grid Initiative: e-science in Deutschland, F&E Rahmenprogramm , 6.Juni 2004.

20 Wissenschaftsnetz DFN Mitteilungen 69 Nov 2005 Seite 20 Aktuelles aus dem Wissenschaftsnetz Aufbau X-WiN Der Aufbau des X-WiN schreitet zügig voran. An sämtlichen Kernnetzknoten, die mit WDM- Technologie ausgestattet werden, sind die erforderlichen Geräte inzwischen angeliefert und aufgebaut. Zwischenzeitlich werden bereits die Glasfasern eingemessen und die Wellenlängen- Multiplexer an die Leitungen angepasst. Das Einmessen und Anpassen wird voraussichtlich Anfang Dezember 2005 abgeschlossen sein. Anschließend werden die neuen Kernnetzverbindungen in Betrieb genommen. Ziel ist, bis Ende des Jahres alle 48 Kernnetzknoten des X- WiN in Betrieb zu setzen, so dass Anfang 2006 die G-WiN-Verbindungen abgeschaltet werden können. Mehr zu Aufbau und Technik des X-WiN auf den Seiten 4 bis 9 in diesem Heft. Aufbau der WDM-Geräte am Verstärkerstandort Funkendorf, der auf halben Wege zwischen den Kernnetzknoten Bayreuth und Eschenfelden (bei Regensburg) liegt: Auf vielen Kernnetzstrecken muss das Lichtsignal in der Faser mehrmals aufgefrischt werden, da die Dämpfung durch die Glasfaser ab ca. 50 Kilometern zu Datenverlusten führt. CNM-Version 2.0 Bereits im August wurde die neue Version 2.0 der CNM-Anwendung (Topologie) freigegeben. Die neue Version enthält neben vielen kleinen Verbesserungen vor allem eine Möglichkeit zur Anzeige von Kennzahl- und Statusinformationen eines vergangenen Zeitpunktes in den Netzkarten, sowie eine Integration der Anwendung Datenvolumen zum Zugriff auf IP-Dienst- und Accounting-Informationen. Weitere Infos unter Starkes Interesse an der DFN-Test-PKI Die seit einigen Wochen freigegebene DFN-Test- PKI erfreut sich großer Beliebtheit. Mehr als 50 DFN-Anwender nutzen bereits die Möglichkeit, sich ein Bild davon zu machen, wie der Umgang mit Zertifikaten im Regelbetrieb der DFN-PKI ab dem 1. Januar 2006 in der Praxis funktionieren wird. Eine ausführliche Beschreibung der DFN- Test-PKI finden Sie in einem längeren Artikel in diesem Heft. Dass der DFN-PKI Dienst ab 2006 mit Einführung des X-WiN im DFNInternet Dienst enthalten ist, macht ihn nun für alle DFN-Anwender besonders attraktiv. Für Anwender im DFN fallen keine zusätzlichen Entgelte an, wenn dieser Dienst in Anspruch genommen wird - dies beinhaltet auch die Möglichkeit, seine Zertifizierungsstelle an den DFN-Verein auszulagern. Alle Infos zur DFN-PKI finden Sie unter Für Rückfragen stehen wir unter pki@dfn.de zur Verfügung. Neue MCU-Version für DFNVC freigegeben Im November 2005 erfolgte die Umrüstung aller MCUs von Version 3.2 auf Version 4.0. Wichtigstes Merkmal der neuen Version ist das Protokoll H.239, mit dem Daten und Video/Audio parallel übertragen werden können. Weiterhin hat die Firma Codian dem DFN- Verein eine MCU und einen IPVCR Recorder als Testinstallation zur Verfügung gestellt. Beide Geräte werden zur Zeit in engem Kontakt mit dem Hersteller erprobt. Neues gibt es auch beim Webconferencing: Mit mehreren Firmen, die Webconferencing Produkte auf dem Markt anbieten, wurden Kontakte geknüpft und Teststellungen vereinbart. Die Produkte werden auf ihre Einsatzfähigkeit im DFN untersucht. Mehr zu DFNVideoConference im Web unter dienstleistungen/dfnvc/