vergangene Projektbeteiligungen

bwNet2020+

Forschung und innovative Dienste für ein flexibles Netz in Baden-Württemberg.

Motivation

Der Bedarf an sicheren und robusten Hochleistungskommunikationsnetzen steigt durch die fortschreitende Digitalisierung deutlich. Es handelt sich um eine essentielle Infrastruktur, die für das Funktionieren von Gesellschaft und Wirtschaft eine sehr hohe Bedeutung hat und die Wettbewerbsfähigkeit bestimmt. Immer leistungsfähigere Infrastrukturen mit sehr hohen Datenraten (z. B. 400 Gbit/s, 1 Tbit/s) sowie 5G-Mobilfunknetze bieten neue Möglichkeiten zur Unterstützung bestehender Anwendungen. Sie können weiterhin einen sicheren und robusten Netzbetrieb unterstützen: Analog zu Anwendungen aus der „Cloud“ können Funktionen für den Netzbetrieb von zentraler Stelle bereitgestellt werden und/oder mit sogenanntem Service Function Chaining (SFC) flexibel und bedarfsorientiert verkettet werden. Zusammen mit weiteren Enabling Technologies wie z. B. Software-basierten Netzen (Software-Defined Networks, SDN), flexibel programmierbaren Datenpfaden (P4) und Virtualisierung (Network Function Virtualization, NFV) ergeben sich neue und verbesserte Potentiale um Innovationen rasch und flexibel umzusetzen. Durch die Programmierung in Software können Netze so nach Bedarf an spezielle Anforderungen angepasst bzw. bei geänderten Anforderungen umprogrammiert werden.

Im Innovationsprojekt bwNET2020+ sollen deshalb Experten für Netzbetrieb und Netzforschung in bewährter Weise eng zusammenarbeiten, um neue Technologien zu bewerten und zu erproben, zukunftsweisende Lösungen zu identifizieren und, wo geeignet, Schritt für Schritt dabei unterstützen diese in das BelWü-Netz bzw. die Campus-Netze zu überführen. Die steigenden Datenraten sowie die Enabling Technologies lassen langfristig die Vision sogenannter Self-driving Networks als realistisch und aufgrund der steigenden Komplexität der Netze auch als erforderlich erscheinen.

Projektziele

Ziele des Projektes bwNet2020+ sind:

Evaluation von Enabling Technologies wie SDN, SFC, NFV, P4 in 400 Gbit/s-Netzen sowie in Netzumgebungen mit 5G. Die Vision der Self-driving Networks auch unter Betrachtung der realen Netzinfrastruktur in BelWü und den Campus-Netzen anhand prototypischer Umsetzungen und Show Cases greifbar machen. Fortführung und Ausbau der BelWü-Testinfrastruktur Umsetzung ausgewählter Lösungen und Dienste im Betriebsumfeld Das Projekt bwNET2020+ befasst sich mit Möglichkeiten zur Weiterentwicklung von BelWÜ sowie von Campus-Netzen auf der Basis leistungsfähiger und flexibler (z. B. durch SDN, SFC P4) Netze. Wo sinnvoll und beherrschbar sollen zielführend und zukunftweisend schrittweise neue Möglichkeiten zur Adaption eingeführt werden. Mit einem starken Fokus auf Use Cases, die aufzeigen, wie konkrete erste Schritte in Richtung Self-driving Networks im Kontext von BelWü und von Campus-Netzen gegangen werden können, arbeiten Netzbetrieb und Netzforschung eng zusammen.

Stand

Abgeschlossenes Projekt, Laufzeit von Januar 2020 bis Dezember 2023.

Ansprechpartner

• Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.Stefan Wesner, spamtrap@mailtest.belwue.destefan.wesner@uni-ulm.de
• Prof. Dr. Martina Zitterbart, spamtrap@mailtest.belwue.dezitterbart@kit.edu
• Prof. Dr. habil. Michael Menth, spamtrap@mailtest.belwue.dementh@uni-tuebingen.de
• Prof. Dr. rer. nat. Frank Kargl, spamtrap@mailtest.belwue.defrank.kargl@uni-ulm.de
• Prof. Dr. rer. nat. Oliver Waldhorst, spamtrap@mailtest.belwue.deoliver.waldhorst@hs-karlsruhe.de

Projektpartner - Forschung

• Universität Ulm,Institut für Organisation und Management von Informationssystemen
• Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Telematik
• Eberhard Karls Universität Tübingen, Fachbereich Informatik,Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
• Universität Ulm, Institut für Verteilte Systeme
• Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft, Fakultät für Informatik und Wirtschaftsinformatik

Projektpartner - Betrieb

• Universität Ulm, Kommunikations und Informationszentrum
• Karlsruher Institut für Technologie, Scientific Computing Center
• Eberhard Karls Universität Tübingen, Zentrum für Datenverarbeitung
• BelWü Koordination

Weitere Informationen

Weitere Informationen finden Sie auf der Projektwebseite: bwnet.belwue.de 

bwNet100G+

Forschung und Innovative Dienste für ein flexibles 100G-Netz in Baden-Württemberg

Als Landeshochschulnetz Baden-Württemberg zeichnet sich das BelWü durch besonders hohen Innovationscharakter und Integration neuester Technologie in den Regelbetrieb zu einem sehr frühen Zeitpunkt aus. Darüber hinaus sind durch die besonderen Anforderungen aus der Wissenschaft im nationalen und internationalen Kontext weit über übliche Verbindungsnetze z. B. bei verteilten Unternehmensstandorten hinausgehende Anforderungen zu realisieren. Dies trifft nicht nur auf besonders hohe Bandbreiten (derzeit findet ein Ausbau von 10 Gbit/s auf 100 Gbit/s statt), sondern auch auf spezielle Dienstleistungen zu um z. B. riesige verteilte Datenbestände (Large Scale Data Facility) oder sehr latenzkritische Dienste zu realisieren.

Die Verzehnfachung der physikalischen Datenrate (was mehreren tausend DSL Anschlüssen entspricht) wird aber nicht von alleine zu einem entsprechenden Anstieg der Quality of Experience der Dienstnutzer von BelWü führen. Hierzu ist es vielmehr erforderlich, das Gesamtsystem von Kommunikations- und Zugriffsprotokollen, Firewalls, Intrusion Detection Systemen, Endgeräten und zahlreicher weiterer Komponenten (z. B. Speicherkomponenten) für das 100G-Zeitalter weiterzuentwickeln. Nur so lassen sich die hohen Anforderungen hinsichtlich der von den Anwendungen bzw. Nutzern geforderten hohen Datenraten und geringen Latenzen erzielen. Diese sind essentiell für HPC und Cloud Computing sowie für viele weitere Anwendungen im Bereich Big Data. Weiter stellen die erforderliche Verfügbarkeit und Sicherheit der Diensterbringung gerade bei Netzen mit sehr hohen Datenraten im Bereich von 100G eine immense Herausforderung dar. BelWü stellt sich diesen Herausforderungen und benötigt hierfür geeignete technische Lösungen.

Projektziele

Die Ziele des Projektes bwNET100G+ sind daher:

• Bereitstellung von Hochleistungszonen, in denen die Nutzung sehr hoher Bandbreiten möglich ist, sowie eine flexiblere Konfiguration/Rekonfiguration des Netzes, um auf die sich dynamisch ändernden Anforderungen von Benutzern und Applikationen zeitnah und adäquat reagieren zu können.
• Bereitstellung einer verbesserten „Quality of Experience“ für datenintensive Anwendungen, die nachhaltig von einer höheren Datenrate profitieren können. Dabei dürfen aber wichtige Anwendungen wie beispielsweise Voice over IP, interaktiver Rechnerzugang und Remote-Visualisierung nicht benachteiligt werden. D.h. diesen Diensten ist nach wie vor eine adäquate Datenrate und insbesondere eine niedrige Latenz bereitzustellen. BelWü muss in Zukunft in der Lage sein, unterschiedlichste, wechselnde Verkehrsmixe jeweils bedarfsgerecht zu bedienen.
• Entwicklung flexibler und effizienter Sicherheitslösungen, welche einerseits ein sinnvolles und für zunehmend sensitivere Daten notwendiges Sicherheitsniveau garantieren und andererseits mit den rasant wachsenden Bandbreiten mithalten können.

Um die hierzu erforderlichen Forschungsarbeiten praxisnah zu unterstützen und eine stärkere Integration von Forschung und Betrieb zu gewährleisten, wurde eine über verschiedene Standorte des Landes reichende Forschungsplattform etabliert. Dabei wird ein pragmatischer Ansatz verfolgt, der mit möglichst zielgerichteten Investitionen relevante Ergebnisse erzielen kann. Hierzu sind Forschungsarbeiten in den folgenden Bereichen geplant.

Methoden für den flexiblen und intelligenten Netzbetrieb

(Fachbereich Informatik: Kommunikationsnetze, Universität Tübingen)

Software Defined Networking (SDN) ist ein neues, vielversprechendes Konzept aus der Forschung, dessen Eignung zum flexiblen Betrieb im Umfeld von BelWü zu untersuchen ist. Für moderne Netze sind Kosteneffizienz, leichte Wartbarkeit und Konfigurierbarkeit wichtige Eigenschaften und Randbedingungen für deren Entwicklung und Betrieb. Die Nutzbarkeit von SDN im Kontext von BelWü soll im Rahmen des Projektes untersucht und geeignete Konzepte entworfen werden.

Ansprechpartner: Mark Schmidt 

Datentransport in Hochleistungsnetzen

(Institut für Telematik, Karlsruher Institut für Technologie)

Die meisten Daten im Internet werden mit Hilfe des Protokolls TCP (Transmission Control Protocol) übertragen. Es ist aber bekannt, dass TCP bei großen Bandbreite-Verzögerungsprodukten, die in Netzen mit großen Bandbreiten oder Verzögerungen existieren, nicht effizient arbeiten und somit die vorhandene Bandbreite des Netzes nicht effizient nutzen kann. Die Übertragung von Verkehr über 100G fällt in diese Kategorie. Im Projekt sollen neue Möglichkeiten für den Datentransport in Höchstleistungsnetzen erarbeitet, evaluiert, verbessert und mit bestehenden Lösungen verglichen werden. Mögliche Lösungen sollen in Bezug auf ihre Anwendbarkeit im BelWü-Umfeld bewertet und verglichen werden so dass Anwendungen in BelWü hochleistungsfähigen Datentransport nutzen können.

Ansprechpartner: Mario Hock 

Sicherheitskonzepte für Hochleistungsnetze

(Institut für Verteilte Systeme, Universität Ulm)

Gleiche Sicherheit bei deutlich höherer Geschwindigkeit zu erreichen ist eines der Kernziele des Projektes. Das Institut für Verteilte Systeme fokussiert sich dabei besonders darauf, wie Intrusion Detection Systeme auf die neuen Anforderungen angepasst werden können. Sicherheit in und durch flexible Netze – realisiert durch Software Defined Networking (SDN) – ist ein weiterer zentraler Forschungsbereich bei dem sich das Institut für Verteilte Systeme einbringt.

Ansprechpartner: Thomas Lukaseder 

Weitere Informationen

Weitere Informationen finden Sie auf der offiziellen Projektseite (https://www.bwnet100g.de/ ist nicht mehr Erreichbar, Stand 2020-10-29)