WAN Transfer Acceleration

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1 WAN Transfer Acceleration Infrastruktur optimal nutzen Lösungen Technologie Hintergrund

2 Index Ziel... 3 Vorteile... 3 Lösungen... 3 TIXstream... 4 TIXway... 5 Eigenschaften... 5 Technologie... 6 Warum sind konventionelle Protokolle ungeeignet?...6 Performance-Vergleich...6 Warum ist TIXstream schneller?...7 Unternehmensprofil

3 Ziel Datenintensive globale Arbeitsabläufe bewirken einen zunehmenden Bedarf schneller Weitverkehrsdatenübertragung. Standard-Werkzeuge für die Datenübertragung liefern beim Einsatz in aktuellen 1- und 10-Gigabit-Ethernet- (GE-) Netzwerken nur eine unbefriedigende Leistung. Das hat zu Folge, dass vielfach noch Festplatten verschickt werden, anstatt Daten über verfügbare Netzwerke zu senden. Das führt wiederum dazu, dass hochqualifiziertes Personal warten muss und Hardware-Ressourcen nicht ausgenutzt werden können. TIXELs Ziel ist es, diese ineffiziente Nutzung wertvoller Ressourcen zu vermeiden. Vorteile TIXEL bietet höchste Transferraten und damit schnellste Replikation von großen Datenmengen. Hierdurch werden globale Arbeitsabläufe vielfältiger Anwendungen signifikant beschleunigt oder gar erst ermöglicht. Globale Zusammenarbeit im B2B-Bereich Optimierte Nutzung limitierter kostenintensiver Ressourcen Signifikante Reduktion von Prozesszeiten Lösungen Typische Anwendungsbereiche finden sich dort, wo massive Datenmengen zwischen verschiedenen Orten bewegt werden, etwa bei verteilten Arbeitsabläufen in der Medienindustrie oder im Forschungsbereich. Abhängig von der konkreten Netzwerkkonfiguration wird die Datenübertragung somit erheblich beschleunigt essentiell für zeitkritische globale Arbeitsabläufe. TIXEL offeriert zwei Lösungsfamilien: während TIXstream auf ultimative Ende-zu-Ende-Leistung getrimmt ist, ermöglicht TIXway die transparente Beschleunigung existierender FTP-Workflows ohne Modifikation der Anwendung. 3

4 TIXstream File System TIXstream TIXstream File System IP WAN Los Angeles London Die TIXstream Produktserie bietet zuverlässige Hochgeschwindkeits-Datenübertragung in aktuellen Weitverkehrsnetzen (WANs). TIXstream ist der ultimative Beschleuniger für global verteilte, datenintensive Anwendungen. Das Reliable WAN Transfer Protocol (RWTP) garantiert die 100 % fehlerfreie Übertragung bei höchsten Datenraten von bis zu 625 Megabyte pro Sekunde (5 Gigabit pro Sekunde) in IP- Netzwerken auch bei Paketverlusten, Laufzeitschwankungen und hohen Latenzen. Die Übertragung von 400 Gigabyte zwischen Los Angeles und London dauert mit FTP 23 Stunden. Oder 11 Minuten mit TIXstream. TIXstream bietet AES-256-Verschlüsselung bei voller Übertragungsgeschwindigkeit. TIXstream FTP Das hochperformante TIXstream-Software-Framework optimiert die komplette Übertragungskette, einschließlich Verarbeitung, Speicher- und Netzwerkzugriff. Für die nahtlose Integration von TIXstream in verschiedenste Umgebungen stehen flexible Lösungen zur Verfügung. Neben der Übertragung von Dateien für allgemeine Anwendungen, Backups und die Synchronisation von Datenbeständen kann TIXstream auch entfernt unkomprimierte SD, HD und 2K-DPX- Dateisequenzen für Filmproduktionsanwendungen abspielen. 4

5 TIXway London FTP Server TIXway FTP Client TIXway Los Angeles IP WAN Schneller Datentransport ist der entscheidende Faktor für verteilte Anwendungen und Cloud- Dienste. Das verbreitete File Transfer Protocol (FTP) funktioniert gut in lokalen Netzen, versagt aber in aktuellen Multi-Gigabit-Weitverkehrsnetzen (WANs). TIXway beschleunigt FTP-basierte Anwendungen mit minimalem Einfluss: keine zusätzliche Software, keine zusätzlichen Geräte, keine Modifikation der Anwendungen. TIXway liefert eine erhebliche Beschleunigung der Übertragungsrate, indem auf der kritischen Weitverkehrsverbindung FTP durch TIXELs patentiertes Reliable WAN Transfer Protocol (RWTP) ersetzt wird. Dies garantiert eine 100 % fehlerfreie Übertragung bei höchsten Transferraten in üblichen IP-Netzwerken. Paketverluste, Laufzeitschwankungen und hohe Latenzen werden mit RWTP effizient kompensiert. Die Übertragung von 100 Gigabytes auf einer 1G-Verbindung zwischen Los Angeles und London dauert mit reinem FTP 11,5 Stunden. Oder 22 Minuten mit TIXway. TIXway ist ideal als In-House-Lösung für global operieren TIXway FTP de Unternehmen einsetzbar. Ebenso kann TIXway von Providern für die Bereitstellung von Mehrbenutzer-Diensten verwendet werden. Eigenschaften TIXEL-Weitverkehrsdatenübertragung bietet eine einmalige Kombination von Funktionen. 100 % zuverlässiger Datentransport Einsatz in allen Netzwerken basierend auf dem Standard-Internet-Protocol (IP) Resistent gegen Laufzeitschwankungen (Jitter) und Paketverluste (Loss) Reine Software-Lösung keine Spezialhardware Basierend auf Standard-Hardware-Komponenten (von TIXEL spezifiziert) Transfer aller Dateiformate 5

6 Darüber hinaus weist die TIXstream-Serie folgende Eigenschaften auf. Unerreichte Übertragungsleistung: Datenübertragung mit bis zu 625 Megabyte/ Sekunde (5 Gigabit/Sekunde) Sicherheit Verschlüsselung der Daten ohne Einbußen bei der Übertragungsgeschwindigkeit Gemeinsame Lösung für dateibasierten und Real-time-AV-Datentransport Verschiedene Anschlussvarianten Schnelle Post-Transfer- MD5-Integritätsverifikation (> 4 Gigabit/Sekunde) TIXstream überträgt alle Arten von Dateien zwischen Festplattensystemen und ermöglicht das entfernte Ausspielen von Videosequenzen über ein HD-SDI-Interface. Technologie Warum sind konventionelle Protokolle ungeeignet? Zwei grundlegende Netzwerkprotokolle könnten für den Dateitransport eingesetzt werden: das Transmission Control Protocol (TCP) und das User Datagram Protocol (UDP). TCP wird in vielen Applikationen für den Dateitransport eingesetzt (z. B. in ftp, http). es passt die Sendedatenrate an die aktuellen Netzwerkeigenschaften an die Sendedatenrate wird laufend gesteigert bei Zeitüberschreitungen (etwa durch Paketverluste) wird die Übertragungsgeschwindigkeit gedrosselt TCP auch mit optimierten ( tweaked ) Parametern scheitert an Netzwerken mit hoher Latenz, Laufzeitschwankungen (Jitter) oder Paketverlusten UDP wurde für Echtzeit-Audio- und Video-Anwendungen wie z. B. die IP-Telefonie entwickelt. Mit UDP werden Datenpakete gesendet, ohne den Empfang zu überwachen. verbindunglos unzuverlässig (connectionless, unreliable) auch mit FEC (forward error correction) nicht resistent gegenüber Fehleranhäufungen (bursty packet losses). Damit ist weder TCP noch UDP für eine zuverlässige Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung im WAN geeignet. Aus diesem Grund setzt TIXstream das eigene Reliable WAN Transfer Protocol (RWTP) ein. Performance-Vergleich Betrachtet werden Messwerte aus einer simulierten WAN-Umgebung mit km Leitungslänge (entsprechend einer Umlaufzeit (round trip time, RTT) von 100 ms) und einer Paket-Verlustrate von 0,1 %. UDP scheint die volle Datenrate zu liefern, ist aber nicht in der Lage, die verlorenen Pakete zu rekonstruieren das Resultat sind defekte, unbrauchbare Daten. 6

7 TCP arbeitet zuverlässig, aber liefert nur eine Datenrate von 20 Megabit/Sekunde. RWTP liefert eine Datenrate von 4000 Megabit/Sekunde und ermöglicht somit eine hohe Datenrate und zuverlässige Übertragung durch erneutes Senden der verlorenen Pakete. Bei einer Paketverlustrate von 0,8 % bricht TCP auf nur noch 5 Megabit/Sekunde ein während RWTP immer noch 3600 Megabit/Sekunde liefert. Somit erhöht RWTP drastisch die Ausnutzung von WAN-Hochgeschwindigkeitsverbindungen. In Verbindung mit dem TIXstream-Framework wird diese Datenrate über die gesamte Eingabe-, Ausgabe- und Prozesskette realisiert. Warum ist TIXstream schneller? Um die Leistung der TIXstream-Lösungen zu erreichen, müssen eine ganze Reihe technischer Aspekte berücksichtigt werden. Das ARQ-Prinzip (Automatic repeat request) Erneuter Versand verloren gegangener Pakete (paket retransmissions) Intelligentes Flusssteuerungs-Management von Acknowledgement (ACK), Negative ACK (NACK) und Selective ACK (SACK) Ausnutzung der Charakteristik von IP-Netzwerken Berücksichtigung von Fehlerstatistiken Pro-aktive Reaktion auf Netzwerkereignisse Vermeidung unnötiger Timeouts Neuartige Flusskontrolle Einsatz von Heuristiken für die Abschätzung von Pufferfüllständen Nutzung der zweiten und dritten Ableitung für die Anpassung der Datenrate Keine Datenkompression Keine immanente Verzögerung durch Kompression weder verlustfrei noch verlustbehaftet Volle Übertragungsleistung unabhängig vom Inhalt der Daten Konsequente Ausnutzung von Mehrkern-Rechnerarchitekturen Effiziente Multi-threaded-Implementierung bis hin zum Kern-Stack Vermeidung von zeitaufwendigen Synchronisationsmechanismen Der Ersatz des Transportprotokolls allein reicht allerdings nicht aus, um die hohe Gesamtleistung in reale Anwendungen zu bringen. Hierzu ist die Implementierung und Einbindung in ein hochperformantes Framework mit effizienten Ein-/Ausgabe- und Verarbeitungsroutinen essentiell; erst damit wird die hohe Ende-zu-Ende-Leistung erreicht. 7

8 TIXstream-F TIXstream-V TIXway OEM Evolutionary Products TIXstream Framework RWTP Das TIXstream-Framework deckt daher die gesamte Prozesskette von der Quelle bis zur Senke ab und bildet damit die Grundlage für aktuelle und kommende TIXstream-Produkte. Unternehmensprofil Im November 2007 hat Thomson Technology erfolgreich die weltweit erste Übertragung von unkomprimiertem Video mit 4K-Auflösung in Echtzeit demonstriert. Die Bilddaten wurden von einem SAN gelesen, 2000 km über ein produktives Netzwerk sowie weitere emulierte 8000 km mit einer Paketverlustrate von 0,1 % übertragen und schließlich auf einem 4K-Projektor angezeigt. Während bei einer Vergleichsübertragung mit UDP jeder Paketverlust durch eine defekte Zeile im Bild sichtbar war, wurde mit der verlässlichen Übertragung mit RWTP eine 100 % fehlerfreie Darstellung realisiert. Im Dezember 2007 wurde die Technologie erstmals in einem Produkt eingesetzt. Die erste Installation verbindet Studios im Bereich von Los Angeles. Sogar bei diesen mittleren Distanzen konnte die Übertragungszeit des Materials einer Filmrolle mit 5000 DPX-Bildern in 4K-Auflösung von 104 auf 14 Minuten reduziert werden. Die TIXEL GmbH wurde 2009 als Spin-Off von Thomson gegründet, um die 2005 im Netzwerklabor begonnene Arbeit an Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen fortzuführen. Die entstandene Technologie wird unter dem Namen TIXstream vermarktet. Sie ermöglicht die Beschleunigung von datenintensiven verteilten Arbeitsprozessen und wird in der Medienindustrie bereits erfolgreich eingesetzt. Die TIXstream-Technologie ist durch über 10 Patentfamilien in den USA, Europa und Asien geschützt. Ein erfahrenes Team sorgt für die kontinuierliche Weiterentwicklung der Technologie und der Produkte. Als forschungs- und entwicklungsgetriebenes Unternehmen arbeitet die TI XEL GmbH mit einem stetig wachsenden Partnernetzwerk, um Lösungen für Endkunden zu realisieren. 8 TIXEL GmbH Karl-Wiechert-Allee Hannover Germany info@tixeltec.com tel