Das Kommunikationsnetz an der FAU Grundlagen, Konzepte, Überblick Uwe Hillmer Praxis der Datenkommunikation 25. Oktober 2006
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- Dieter Fried
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1 Das Kommunikationsnetz an der FAU Grundlagen, Konzepte, Überblick Uwe Hillmer Praxis der Datenkommunikation 25. Oktober Das Kommunikationsnetz an der FAU 1
2 Gliederung Überblick Bereiche / Verantwortlichkeiten Passives Backbone Verkabelung (Ebene 1) Aktives Backbone ATM (Ebene 1+) VLANs (Ebene 2) Routing (Ebene 3) FAU-Netz Gesamtsicht (Wissenschaft) Netzbereiche (Beispiele) Spezielle Zuführungen Statistik, Management uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 2
3 Überblick / Netzbereiche Die FAU Erlangen-Nürnberg Standorte Erlangen Nürnberg Fürth Bamberg Logische Teilbereiche Wissenschaft Verwaltung Medizinische Versorgung uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 3
4 Überblick / Netzbereiche Das Kommunikationsnetz der FAU Fernbereich (Stand Ende 2004) Astronomie Bamberg ca. 350 km VIOLA/Bonn 10 Gbit/s (F&E) Innenstadt Waldkrankenhaus LWL 10Gbit/s LWL 155Mbit/s RiFu 155Mbit/s RiFu 34Mbit/s Mietltg 2Mbit/s DFN/G-WiN: 622Mbit/s IP Gossen Röthelheim Süd Erlangen Tennenlohe T/ADSL: 155Mbit/s ATM Lange Gasse Nürnberg Findelgasse Regensburger Str. ca. 170 km GTB/München 2,4 Gbit/s (F&E) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 4
5 Überblick / Netzbereiche ZUV FAU-Wissenschaft Univ. Klinikum ZUV uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 5
6 Überblick / Verantwortlichkeiten Kooperatives DV-Konzept (DFG) zentral&dezentral RRZE (zentral) Backbone-Betrieb Zentrale Dienste und Server Netzübergänge Planung Beratung Projekte uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 6
7 Überblick / Verantwortlichkeiten Nutzer-Bereiche (dezentral) Einrichtungen (org.) Subnetz-Betrieb keine Router lokale Server Workstations Anwender- und Anwendungsbetreuung Neue Betreuungskonzepte Beispiele: IZI, IZN uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 7
8 Abgrenzung Betriebsüberwachung Überwachung Nutzer (ab ISO-Ebene 4) Subnetz Backbone-Netz Subnetz Überwachung RRZE (bis ISO-Ebene 4) Das Kommunikationsnetz an der FAU 8
9 Passives Backbone / Ebene 1 FAU-Bereiche (MAN, LAN) Stadt, Campus, Gebäude,Etagen Strukturierte Verkabelung Glas/Glas/TP Freie Nutzung Bereichsübergreifend (WAN, MAN) Region, Stadt Mietleitungen Richtfunk FunkLan ADSL Fixierte Eigenschaften uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 9
10 Passives Backbone/ Geb. Verbindungen Das Kommunikationsnetz an der FAU 10
11 Passives Backbone / Etagenverbindungen uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 11
12 ATM-Backbone / Virtuelle Ebene 1 ATM Asynchronus Transfer Mode Konstante Zellen (Cells, 53 Byte) Netz: (Phys.) Vermaschte Knoten (Punkt-zu-Punkt) Virtuelle Verbindungen (SVCs, PVCs) Redundante Wege Verbindungs- Multiplex Dienst- Multiplex Dienstgüteparameter (QoS) Adressierung (NSAP) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 12
13 ATM-Backbone / Virtuelle Ebene 1 Netzkomponenten Knoten: ATM-Switch Endgeräte: LANSwitch, Router, Codec, (Phys.) Schnittstellen: 34, 155, 622, 2500 Mbits Einsatz (FAU) Nutzung singulärer Übertragungswege (RiFU) Externe Festverbindungen (ATM/ADSL) Spezielle Anforderungen (QoS) Anwendungen (FAU) (Router-) Backbone (WAN, MAN) Wohnheimanbindung Video-Übertragung (UNI-TV) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 13
14 ATM-Backbone Das Kommunikationsnetz an der FAU 14
15 LANs / Ebene 2 LAN-Merkmale Medium (Ethernet) Zugriff (CSMA/CD) Datenformat (Frame) Adressierung (MAC) An Alle (Broadcast) LAN-Segment klassisch: Koax-Kabel modern: LAN-Switch uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 15
16 LANs / Ebene uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 16
17 LANs / Ebene 2 LAN-Struktur Verknüpfung von LAN-Segmenten Erhaltung der LAN-Eigenschaften Klassisch: Repeater, Bridge modern: LAN-Switch-Verbund Einschränkung Eindeutige Wege (keine Schleifen) Baumstruktur Bei Vermaschung STP (Spanning Tree Protocol): Erzwingung von (aktiver) Baumstruktur uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 17
18 Ethernet- Strukturen / Ebene uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 18
19 Switch- Strukturen / Ebene uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 19
20 VLANs / Ebene 2 VLAN Logisches LAN (Broadcast Domain) Verteilte LAN-Segmente Eingebettet in Switch-Struktur In LAN-Switchen z.b. Definition über Portgruppen Zwischen LAN-Switchen Ethernet: Markierung (Tagging, 802.1q) ATM: LANEmulation uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 20
21 VLANs in LANSwitch-Struktur / Ebene uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 21
22 VLANs Tagging 802.1q / Ebene uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 22
23 VLANs über ATM / Ebene 2 Vergleich ATM: verbindungsorientiert Punkt-zu-Punkt Punkt-zu-Mehrpunkt LAN: logische Bus-Struktur, Broadcasts LAN-Emulation Verknüpfung von LAN-Segmenten über ATM Organisation von VLANs / ELANs Realisierung von Broadcast Bedarfsgerechtes Schalten von Verbindungen (SVCs) Funktionen: LECS (global), LES/BUS (pro LAN), LEC (pro Segment) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 23
24 VLANs mit LANEmulation / Ebene uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 24
25 Redundanzen / Ebene 2 Ausfallsicherheit LANEmulation Alternative Wege im ATM-Netz Funktionen mehrfach LECS, LES/BUS Dynamisches Umschalten Proprietär (Cisco: SSRP) Switchstruktur Verdopplung zentraler Komponenten Mehrfache (physikalische) Wege Dynamisches Zu- und Abschalten (Rapid) Spanning Tree Protocol (802.1d/w) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 25
26 Beispiel / Redundante Switchstruktur uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 26
27 Routing / Ebene 3 LANs (VLANs / ELANs) Ebene 2 Geschlossene Kommunikation Kommunikation zwischen verschiedenen LANs Ebene 3 Netzwerkprotokoll Vermittlungskomponente(n) Abbildung: VLAN Subnetz uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 27
28 Routing / Ebene 3 Netzwerkprotokoll (IP, Ebene 3) Verbindungslos Datagramme (Datenpakete) Netzwerkadressen (Ebene 3) Schreibweise (4 Bytes) xxx.xxx.xxx.xxx Netz- und Host- Anteil (Netzmaske) Uni.Erlangen (Class B) xxx.xxx, Subnetze ( Class C ) sss.xxx, uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 28
29 Routing / IP-Netzwerk uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 29
30 Routing / Ebene 3 Netzkomponenten Router (Dedizierte Geräte) Routing Wegelenkung, je nach Zieladresse Zustellung über direkt verbundenes (Sub-)Netz Weiterleitung an anderen Router ( Next Hop ) Routing Protokolle OSPF (BB, zwischen Routern) RIP (eingeschränkt, auf Subnetzen) Statisch Filterung Nicht alles weiterleiten uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 30
31 Routing - Strukturen / Ebene 3 Beliebig vermascht (Internet) Dezentrale Organisation Gezielt gestaltet (FAU) Zentrale Organisation (RRZE) Kriterien Übersichtlichkeit Performance (Anzahl Hops) Verfügbarkeit (Redundanz) Technologie Verfügbare Ebene 1/2 Struktur Kosten uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 31
32 Routing / Strukturmodelle (Bereichs-) Router Menge von (Nutzer-) Subnetzen Bus: Gemeinsames (Backbone-) Subnetz Ebene 2 : ELAN/VLAN Max. 2 Router - Hops Wege auch abhaengig v. Ebene 2 -Struktur Anw.: Wiss. (WAN, ATM) Stern: Gemeinsamer (Backbone-Kern-) Router Punkt-zu-Punkt-Verbindungen Je ein Kabel, LAN, Subnetz Max. 3 Router-Hops Wege nur durch Ebene 3 bestimmt Anw.:Wiss. (MAN,GE), siehe erweitertes Konzept uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 32
33 Routing / Strukturmodelle uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 33
34 Routing / Backbone- Subnetz (ELAN/ATM) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 34
35 Routing / Strukturmodelle Backbone-Kern-Router (Erweiterung) Zentrum gedoppelt (Redundanz) Zwei miteinander verbundene Zentren (Einzugsbereiche) Bereichs-Router mit einem Zentrum (redundant) verbunden Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (Kabel,LAN,Subnetz) Max. 4 Router-Hops Wege und Ausfalllösungen nur über Ebene 3 bestimmt OSPF-Routing-Protokoll Anw: Wiss. (Erlangen: Süd, Innenstadt) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 35
36 Routing / Backbone-Kern- Router (GE) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 36
37 Routing / Schnittstellen-Redundanz Router Subnetz Alternative Router im Subnetz Auswahl durch Endsystem (nicht an FAU!!!) Wechsel der Default Route Statisch, RIP,... Virtuelle Router-Schnittstelle (RRZE-Server) Konstante Default Route Eindeutige MAC- und IP-Adresse Auf einem Router aktiv Router Router - Kommunikation (HSRP, Cisco) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 37
38 Schnittstellen zu Nutzernetzen Netzwerkebene (3) Pro Subnetz IP-Adresse Default Route Link- / Phys.- Ebene (2 / 1) VLAN-Interface (Backbone-) Switch-Port (Nutzer-) LANSwitch (Nutzer-) Endgerät Verteilstrukturen FE/GE, 802.1q uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 38
39 Sicherheitskontrollen Übergänge G-WiN / Internet Wiss. Klinik Backbone - Nutzernetz FireWall Dedizierte Geräte, Regeln Router, Access-Listen Aspekte Zugangskontrolle (Rechte) Abwehr von Atacken (DOS) Schutz gegen Fehlverhalten (Viren,..) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 39
40 FAU-Netz / Gesamtsicht - Wissenschaft uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 40
41 Werkstoffwissenschaften ( alt ) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 41
42 Werkstoffwissenschaften (GE-Verteilung) Das Kommunikationsnetz an der FAU 42
43 Informatik Das Kommunikationsnetz an der FAU 43
44 Spezielle Zuführung / ATM-ADSL Festverbindung Remote - Standorte Studentenwohnheime Institute Kostengünstige Anbindung Alternative zu HfD ( Standleitung ) Merkmale (Provider ARCOR) Flächendeckend verfügbar Leistungsspektrum (ADSL/SDSL, ATM-PVC) 0.4 / / / / 5.5 Mbps Garantierte Bandbreite (ATM-PVC) 75 % Tarif entfernungsunabhängig uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 44
45 ATM-ADSL / Studentenwohnheime uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 45
46 Spezielle Zuführung / ATM-ADSL Abschnitte Endstelle Lokales Netz FAU (Remote) Router Provider Ethernet Schnittstelle Provider Transfer über ADSL/SDSL Provider Umsetzung, ATM (PVC) Provider ATM - Schnittstelle FAU (ATM) PVC Weiterführung FAU (Backbone) Router Zentrale ATM-Aufpunkte Erlangen (primär) Nürnberg (sekundär) Weitere Nutzungsmöglichkeiten z.b. Verbindung Er.- Nbg uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 46
47 Spezielle Zuführung / Fernsprechnetz Wähleingänge Telefon Modem / ISDN Rufnummern Uni-Netz, 28111, nur analog) Öffentliches Netz, (09131) 71974, analog/digital Dienste IP-Anbindung (PPP-Encapsulation) Statische IP-Adressen (10.10.x.x) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 47
48 Spezielle Zuführung / WLAN Wireless LAN (FunkLAN) Access Points Server RRZE (FAU-Monopol) Frequenzverwaltung Sicherheit Einheitlichkeit ( Roaming ) Nutzergruppen (Mitarbeiter, Studenten, Gäste) In Betrieb (ca. 60 APs) Erlg. Süd1 (RRZE, Informatik, MHB, Roter Platz Erlg. Süd2 (Physikum/Hörsaalbereich, Biotechnol. Labor) Erlg. Stadt (Bibl., AudiMax, Kollegienhaus) Nbg. WiSo (Bibl., Seminarräume Neubau, H5/H6 Neubau) Ausbau je nach Mittelverfügbarkeit, Bedarf uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 48
49 Spezielle Zuführung / Internet-VPN Virtual Private Network Gesicherte Verbindung über das Internet Nutzung fremder Service-Provider (DSL) Verlängerung des FAU-Netzes Zugriff auf (allgemein beschränkte) FAU-Dienste Technik Server (RRZE, zentral) Nortel (Windows) Open VPN (Unix ) Clients (Nutzer, dezentral, spezifische Software) IP-Tunnel ( Encapsulation ) Autorisierung Verschlüsselung uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 49
50 Spezielle Zuführung / X-WiN / Internet Wissenschaftsnetz X-WiN Deutsches Forschungsnetz (DFN) 500 Hochschulen und Forschungseinrichtungen Internationale Forschungsnetze, Internet 5. Generation (WiN, B-WiN, G-WiN, X-WiN) Multi-Gigabit-Kernnetz (43 Kernetzstandorte) Anschlußgeschwindigkeiten bis 10 GE FAU 622 / 1000 Mbits Kernnetzstandort Erlangen (Housing) WiN-Labor (Messungen,..) uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 50
51 X-WiN / Topologie 11/ uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 51
52 WiN-Labor (IPPM) Das Kommunikationsnetz an der FAU 52
53 Statistik Aktive-Komponenten (Wissenschaft) Router (Backbone): 35 Router (Remote, ): 32 ATM-Switch: 23 LAN-Switch (Backbone): > 100 LAN-Switche(Nutzerber.): > 250 IP-Subnetze Subnetze in x.x ca. 460 gemanagt insgesamt ca Das Kommunikationsnetz an der FAU 53
54 Statistik Bekannte IP-Objekte (DNS) Wissenschaftsbereich: ca med. Versorgungsbereich: ca Tendenz (bekannte IP-Objekte im Wissenschaftsbereich) 11/ / / / / / / / / / / Das Kommunikationsnetz an der FAU 54
55 Management / uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 55
56 / Protokoll uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 56
57 / Netzbild uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 57
58 / Last uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 58
59 / IZI uwe.hillmer@rrze.uni-erlangen.de Das Kommunikationsnetz an der FAU 59
60 Danke! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Das Kommunikationsnetz an der FAU 60
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