Zuverlässige Kommunikationsverbindungen

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1 Peter Dorfinger Zuverlässige Kommunikationsverbindungen 7. IT-Businesstalk

2 Die 90er Getrennte Netze für Telefonie und Internet Oft eigene Verkabelung für Internet / Telefonie / Fernsehen Eigene Komponenten im Backbone Telefonnetz war hoch zuverlässig Anrufe können auch nach einem Tag ohne Strom noch abgesetzt werden Es war sichergestellt, dass das Netz die Anrufe auch zustellt Internet langsam, mal geht s mal nicht Einwahl meist über Analogmodem (war nicht immer erfolgreich) Sehr langsam, große Verzögerungszeiten Internettechnologien werden nicht in der Lage sein die Anforderungen von Telefonie abzudecken 2

3 Die Situation Heute Konvergente Netze Fernsehen (Streaming), Internet und Telefonie über ein Netz Qualitätsmechanismen zur Sicherstellung der Qualität der Dienste (e.g. Telefonie) Internettechnologien können alle gestellten Anforderungen von damals abdecken Verdrängung der klassischen Technologien aus der Telefonie Und dennoch getrennte Netze Kommunikationsnetze zur Steuerung der Smart Grids Kommunikationsnetze zur Steuerung von Maschinen Netze verschiedener Provider 3

4 Internet der Dinge Meist Plug and Play an existierenden Netzen 4

5 Anforderungen / Herausforderungen an das Netz Vielzahl neuer Endgeräte Adressknappheit -> IPv6 Hohe Datenraten 100Mbit/s -> 1 Gbit/s -> 10Gbit/s -> Ständige Weiterentwicklung der Bandbreiten Standardisierte Interfaces Vielzahl ist verfügbar -> IOT Vernetzung ist heute schon möglich Aber wie sieht es mit der Security aus? -> Siehe Folgevortrag 5

6 Das Netz der Dinge im professionellen Umfeld Steuerung von Maschinen im Zusammenspiel mit Sensoren Produktionsstraßen (Automobilindustrie) Steuerungen im Smart Grid (bspw. Umspannwerke) 6

7 Das Lösung Heute Eigenständige Netzwerke Isoliert vom Internet (Meist) isoliert von anderen Anwendungen Spezial- Netzwerk Internet Spezielle Netze für spezielle Anforderungen Echtzeitfähigkeit Doppelte / Redundante Netze Punkt zu Punkt Verkabelungen 7

8 Die Vision Wir forschen daran 8

9 Beispiel Smart Grid Smart Grid ist das intelligente Stromnetz Es ist mehr als der Smart Meter Es hat nicht nur Security-probleme Es hat nicht den Zweck die Privatsphäre der Kunden zu verletzen Intelligente Steuerung der Stromnetze Mehr kleinere Energieerzeuger (Erzeugungsspitzen) Mehr verteilte Speicher 9

10 Anforderungen Smart Grid Zero Loss Keinerlei Verluste Sehr geringe Verzögerungszeiten <=3ms Sicherheit in Bezug auf IT Angriffe => Aktuell isolierte Speziallösungen 10

11 Das Netz von Heute Komponenten entscheiden selbstständig wo der Verkehr hingesendet werden soll Im Fehlerfall wird automatisch von dem Komponenten ein alternativer Pfad ermittelt Switch Switch Switch Switch Switch Switch Switch 11

12 Eine vielversprechende Technologie Software Defined Networking Trennung Control Plane und Data Plane Keine autonomen Entscheidungen der Switches App App App OpenFlow Controller Zentrales Know-How über Netztopologie und Pfade Switch Switch Switch Switch Die Entscheidung im Fehlerfall trifft der OpenFlow Controller (präventiv oder reaktiv) Switch Switch Switch 12

13 Match Fields, Actions, Stats, Match Action Stats Timeouts, Packet + byte counters 1. Forward packet to port(s) 2. Forward to group/another flow table 3. Forward to controller 4. Drop packet 5. Modify Fields 6. Switch Port VLAN ID MAC src MAC dst Eth type IP Src IP Dst IP Prot TCP sport TCP dport

14 Vorteile von OF/SDN Verkehrsplanung Effiziente Verwendung der Bandbreite Dynamische Umkonfiguration bei hoher Last Zentrale Steuerung von Multicast Bäumen Reduzierte Kosten Einfachere Switches Zentrale Konfiguration Vereinfachtes Testen Herstellerunabhängigkeit Robustheit Schnelles Rerouting im Fehlerfall Jederzeit globale Sicht auf das Netz verfügbar Sicherheit Virtuelle isolierte Netze auf einer physischen Infrastruktur

15 Status OF/SDN Open Flow ist spezifiziert Open Flow Switches sind am Markt verfügbar Erste Applikationen (App) verfügbar In Cloudumgebungen (Beispiel Google B4) bereits im Einsatz Notwendigkeit der Entwicklung spezifischer Applikationen Neuen Applikationen sind kaum Grenzen gesetzt

16 Beispielanwendung zur verbesserten Robustheit Klassisches Networking: Ausfall eines Links Switch stellt den Ausfall des Links fest Es wird lokal am Switch ein Algorithmus gestartet der berechnet welcher Weg anstelle des alten Wegs verfügbar ist Verwendung des neuen Weges Ausfallszeit der Verbindung = Zeitdauer der Detektion des Link-Ausfalls + Neuberechnung des Weges SDN Networking: Ausfall eines Links Vorberechnung aller möglichen Pfade bei Ausfall einzelner Links (vor Inbetriebnahme des Netzes) Etablieren der Forwarding-Regeln inkl. Backuppfade auf den Switches (bei Inbetriebnahme des Netzes) Switch stellt den Ausfall des Links fest Verwendung des neuen Weges Ausfallszeit der Verbindung = Zeitdauer der Detektion des Link-Ausfalls

17 Nutzen Mehrfachnutzung bestehender Netze Keine zusätzlichen Grabungsarbeiten Sichere Trennung zwischen verschiedenen Diensten (Smart Grid Steuerung, Internet, Smart Metering, Smart Building Control, ) Breitband am Land über das Steuernetz des Energieversorgers Smart Grid Steuerung über Telekom-Netze Verwendung des privaten Internetanschlusses für Smart Metering (bspw. gegen Gratisstromtage) Vereinfachte In-Haus Verkabelung

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! DI (FH) DI Peter Dorfinger Salzburg Research Forschungsgesellschaft m.b.h. Jakob-Haringer-Straße 5/III Salzburg, Austria Tel Fax (SR) Salzburg Research No reproduction without written permission. Certified in accordance with ISO 9001:2008.

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