Das Internet der nächsten Generation

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1 INSTITUT FÜR NACHRICHTENVERMITTLUNG UND DATENVERARBEITUNG Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult. P. J. Kühn Das Internet der nächsten Generation P. J. Kühn (IND) BDI/FhG-Symposium "Forschen für die Internetgesellschaft: Trends, Technologien, Anwendungen" Haus der Wirtschaft, Berlin, 21./22. April 2002

2 Übersicht 1. Entwicklung der Netze 2. Dienste und integrierte Anwendungen 3. Netztechnologien 4. NG Internet 5. Schlußfolgerungen

3 1. Entwicklung der Netze Telekommunikationsnetze Rechnernetze (Internet) Benutzerentwicklung

4 Entwicklung von Telekommunikationsnetzen Telefax Festnetz Mobilkommunikationsnetz MSC Telefon Vermittlungs Knoten HLR/VLR BS Mobile Stationen SCP, SDP IN-Dienst-Knoten 1200 Millionen Teilnehmer (Festnetz) Jährl. Wachstum ca. 10% 1400 Millionen Teilnehmer (Mobilkomm.-Netz) Jährl. Wachstum ca. 50% Intelligentes Netz (IN)

5 Entwicklung des Internet PC Server Digitales Netz POP Internet R R R R WS Intranet R Mehr als Subnetze, 700 Millionen Benutzer Dienste: , DB-Zugang, File Transfer, Multimedia, Internet-Telephonie, WWW, Peer-to-Peer

6 Entwicklung der Benutzerzahlen weltweit Quelle: ITU News 2/2002 Millionen Benutzer Mobilteilnehmer Telefon- Hauptanschlüsse Internet-Benutzer

7 Entwicklung der Internet Hosts

8 Entwicklung der Internet Web Sites

9 2. Dienste und integrierte Anwendungen Standardanwendungen Neue Anwendungen Dienstelandschaft Integrierte Anwendungs-Szenarien

10 Standardanwendungen Dialogdienste Sprachkommunikation mit Zusatzdienstmerkmalen Festbild- / Dokumentenaustausch Bewegtbildtelefonie Interaktiver Computerdialog Speicherdienste , Kurzmitteilungen Multimedia-Post Abrufdienste Audio- / Videoabruf Elektronische Zeitung World Wide Web Verteildienste Rundfunk, TV Interaktives Fernsehen

11 Neue Anwendungen Mehrwertdienste (IN-Dienste) Konferenzverbindungen Kreditkartendienste Call Center Virtuelle Privatnetze Interaktive Dienstleistungen Tele-Banking, -Education Elektronischer Handel (E-Commerce) Mobilitätsunterstützung Lokalitätsmanagement Handover, Roaming Mobile Agenten Sicherheit Authentifikation Integrität, Vertraulichkeit Nichtzurückweisung Trust Center

12 Dienstelandschaft Kommunikation Telefonie Multimedia-Mail Telefax Videokonferenz Telekooperation Home Working Datenübertragung Remote Login LAN-Vernetzung Datenverarbeitung Fernunterricht (Tele-Education) Gezielte Werbung Zugriff auf Multimedia-Datenbanken Video-on- Demand Advanced Pay-per-view Verteilte Videospiele Unterhaltung Information Elektronische Zeitung World Wide Web Tele-XYZ e-business Portale Dienstleistung

13 Beispiel eines komplexen Dienstes: Elektronische Fahrkarte Trust Center Bank DB Buchungs- Zentrum (4) (3) Smart Card BSS (2) MSC PDA + Mobile Phone Bahnkunde (1) HLR/VLR PDA Schaffner Smart Card (5) ICE

14 Anwendungserfordernisse Netzressourcen und -funktionen Bitrate Vermittlungsprinzip Verbindungsprinzip Dienstqualität Verfügbarkeit des Dienstes Durchsatz Verluste / Verzögerungen Aushandlung von Dienstgütemerkmalen Rechtliche und regulatorische Erfordernisse Lizensierung Gemeinsame Nutzung von Infrastrukturen Wettbewerbsbedingungen Tarifierung

15 3. Netztechnologien Entwicklung der Netztechnologien Kernnetz-Infrastrukturen Zugangsnetz-Infrastrukturen

16 Übertragungstechnik Optische Übertragung Wellenlängenmultiplex Verstärkung im optischen Bereich Optische Freiraumübertragung Quellencodierung Hochkomprimierte Codierung Bewegungsschätzung, Prädiktion Multiplextechniken Raum-, Zeit-, Wellenlängen- und Codemultiplex

17 Vermittlungstechnik Paketorientierte Kommunikation Sprache (Voice over IP) Multimedia Vermittlung im optischen Bereich Wechsel des Wellenlängenkanals Optical Burst Switching Routing and Switching Flow Detection and Switching Label Switching (MPLS) Verkehrsaggregate - QoS

18 Plattformen und Dienste Zentralisierte Server Intell. Netz mit Mehrwertdiensten Verbindungskoordination (Gatekeeper) Informationsangebote (Web Server) Schutz (Firewall) Authentifikation, Schlüsselvergabe (Trust Center) Datenbank-Unterstützung Mobilitätsverwaltung Verzeichnisdienste Netzmanagement Middleware Dienstvermittlung Protokolltransformation

19 Festnetzzugang Digitaler Teilnehmeranschluß über TP-Leitung (XDSL) DSL ISDN-Schmalband (2 x x 16 kbit/s) ADSL 8 Mbit/s downlink, 640 kbit/s uplink HDSL 2 Mbit/s up/downlink VDSL 50 Mbit/s up/downlink Optischer Netzzugang (Fibre-to-the X, FTTX) FTTC FTT Curb FTTB FTT Building FTTH FTT Home FTTD FTT Desk PON / AON Passive Optical Networks, Active Optical Networks Hybrid Fibre Coaxial Access (HFC)

20 Funknetzzugang Cordless Telephony (CT) Wireless Local Area Networks Zelluläre Mobilfunknetze 2. Generation GSM, IS Generation GPRS 3. Generation UMTS Infrastrukturlose Netze Bluetooth Ad Hoc

21 Entwicklungs-Szenario Anwendungen-Netztechnologien Anwendungen Netztechnologien Transport File Transfer Web VoIP Audio Video Multimedia E-Commerce Spiele IP ISDN ATM GSM B-ISDN UMTS LAN MAN WLAN FR SDH WDM FTTX HFC PC

22 4. NG Internet Internet Defizite des Internet Ziele des NG Internet

23 Internet Protocol Suite Application Programs Application SMTP HTTP MIME BGP RPC rlogin &rsh TCP FTP TELNET DNS SNMP ASN.1 TFTP BOOTP &DHCP RIP UDP RTP RPC NFS XDR Higher Layer Services Transport IP (plus ICMP and IGMP) ARP, ATMARP, SLIP, PPP Network (IP) HARDWARE DEVICE DRIVERS LAN MAN ISDN ATM SDH WDM GSM Network Technologies

24 IP Address Structure Class A 0 Network (7bit) local (24bit) Class B 10 Network (14bit) local (16bit) Class C 110 Network (21bit) local (8bit) Class D Future Multicast Address (28bit) Open

25 Internet Routing RIP RIP BGP Domain 2 (RIP) Domain 1 (RIP) BGP RIP OSPF BGP Domain Router Edge Router Routing Information Protocol Open Shortest Path First Border Gateway Protocol OSPF Domain 3 (OSPF)

26 Client-Server Communication Example: Network File System (NFS) Client Application Data Base System Server Data Base System Local File System NFS Client NFS Client Local File System Request sent to Server Port Response sent to Client Port

27 HTTP Application User WWW Browser DNS Server WWW Server URL DNS Lookup Response TCP Connection Setup GET/Fakultaet/Welcome.html Presentation of HTML Page HTML Page TCP Connection Release

28 Defizite des Internet IPv4 Adressierungsbeschränkung (32 bit) Dienstqualität (QoS: "Best Effort Service") Mobilität (Mobile IP) Management (SNMP)

29 Ziele des NG Internet IPv6: Header Extension: Adreßbreite 128 bit Verkehrsklassen, Flow Labels Datenformate Systemkonfiguration Sicherheitsfunktionen MPLS: Multi-Protocol Label Switching Integrated Switching and Routing (Flow-Based IP Switching, Tag Switching) Traffic Engineering und QoS Integrated Services Differentiated Services Traffic Control

30 Multi-Level Source Model for IP-Applications Start Stop Session TCP Flow Packet/Cell Institute of Communication Networks and Computer Engineering University of Stuttgart

31 Tag Switching Edge Router R S Tag Distribution Edge Router Paketfluß R S Erkennung von Flüssen (flows) Kennung durch Tags (flow labels) Schnelle Vermittlung entlang Pfaden Zustandsbasierte Vermittlung

32 5. Schlußfolgerungen Entwicklung und Forschung für Internet-Basistechnologien Internet Traffic Engineering Dienstqualität Netzmanagement und Netzverwaltung Standardisierung Abrechnung Anwendungen Mobilität im Internet Internet-Protokolle und Mobilkommunikation IP-basierte Diensteintegration (VoIP) Middleware-Konzepte Netzsicherheit