Trendek a kutatói és oktatási hálózatokban: EARNEST és FEDERICA

Átírás

1 Trendek a kutatói és oktatási hálózatokban: EARNEST és FEDERICA Networkshop 2008 Mohácsi János, NIIF Intézet janos.mohacsi@niif.hu ISO NIIF 1 Tanúsított cég

2 Tartalom Kutatói hálózati trendek GÉANT2, GÉANT3? - EARNEST NIIF hálózata - hazai lehetőségek Kutató hálózati projektek FEDERICA Összefoglalás helyett Az EARNEST tanulmánynak csak a hálózati vonatkozásai lesznek tárgyalva! NIIF 2

3 GÉANT2 Több mint 34 National Research & Education Networks (NRENs)-öt kapcsol össze, az európai kutattási térség (European Research Area -ERA) alapjait képezi Több mint 3500 kutató és oktatási intézményt (R&E) köt össze Milliónyi végfelhasználót és e-science projektet szolgál ki (pl. GRIDek) Modell: 3-rétegű szövetségi architektúra: Campus Network (LAN/MAN) NREN (MAN/WAN) Pan-European Interconnection: GÉANT2 (GN2 FP6): jelnleg Hybrid Optical gerinc (+ Cross Border Fibers) NIIF 3

4 Europai R&E hálózatok 8 generációja Exponential Fit Alap Alkalmazott szolgáltatás technológia Datagram & IPv4 PDH circuits IPv4 & ATM IP4,6 only Hybrid ATM on SDH Waves (SDH) Fibre (Ethernet) NIIF 4

5 GÉANT1 szolgáltatások Best effort (unicast) IPv4 és IPv6 tranzit Europai NREN-ek között A világ más régióinak R&E gerinchálózata között Multicast IPv4 Premium IP (QoS, Diffserv Expedited Forwarding PHB alapú) Less-than-Best-Effort IPv4 (I2 scavanger szolgáltatás) Multicast IPv6 (majdnem - 6NET) L2 VPN (Point-to-Point EoMPLS) Elosztott (route-olt) testbed NIIF 5

6 GÉANT(1) GÉANT2 Néhány adat: 25 POPs (+4) szolgál ki >30 NREN-t km fibre ILA pont 50+ x (saját) 10G lambda 9 x (bérelt) 10G lambda 8 x (bérelt) 2.5G lambda + some lower speed links Juniper T640, M160, M40 routerek NREN hozzáférési kapacitása 10Gbps (+ backup) + P2P 4 x 10G Amerikába POP NY-ban Kapcsolódás más R&E hálózatokhoz mint előtte : Abilene, ESnet, CA*net4, SINET, Ubuntunet, RedCLARA, EUMEDCONNECT, TEIN NIIF 6

7 The GÉANT2 DF topológia Core fibre topológia Körökben az üvegszálak száma Jan 2007 állapot NIIF 7

8 GEANT2: e2e szolgáltatások e-science számára Régen: Csomag kapcsolt (Layer 3) & MPLS menedzselt sávszélességű szolgáltatások VPN-k Új hibrid NREN - GÉANT2 szolgáltatási modell: Layer 2 kapcsolt e2e össeköttetések (pl.1 GigE) GÉANT2 és NRENs és Campus kapacitásokkal 10 Gig Optical Private Networks (OPNs) biztosítható nagy e- Science projekteknek GÉANT2 DWDM & NREN - lightpath segítségével Újabb e2e lightpath költségei: projektet terheli NREN-en keresztül e-infrastructures as equalizers, reduced the DIGITAL DIVIDES in Europe & globally: Big Science affordable via virtual e-science NIIF 8

9 GÉANT2: Hibrid infrastruktúra Primary IP Peering GÉANT2 POP A 10 Gbps To NREN n 10 Gbps Backup IP Peering IP Router DWDM and SDH Switch GÉANT2 POP B n lambda to neighbouring POP n lambda to neighbouring POP To NREN NIIF 9

10 GEANT2 OEO Transport Equipment Alcatel 1626 LM (Light Manager) Alcatel 1678 MCC (Metro & Core Connect) NIIF 10

11 LHC - OPN BNL CERN T0 FNAL Nordugrid DK UK RAL TRIUMF ASCC CH NL SARA GEANT2 DE IN2P3 FR ES IT GRIDKa PIC CNAF NIIF 11

12 EARNEST- Paradigma váltás Technológia: lambda hálózatok Hálózat szerepe: meghatározó része a jövő számítógépének Pl. OptIPuter a tightly-integrated cluster of computational, storage and visualization resources, linked over parallel dedicated optical networks across campus, metro, national, and international scales. Szolgáltatás tartalma: felhasználói igényeknek megfelelő hálózati kapcsolatok (igény szerint allokált pont-pont összeköttetés) Lambdas SURFnet6 network POS DWDM SURFnet4 network SURFnet5 network Forrás: ATM SURFnet4 project GigaPort GigaPort Next Generation NIIF 12

13 EARNEST - Hálózati infrastruktúrális megállapításai Research and education networks increasingly have access to dark fibre, and must therefore provision their own transmission systems. There is an increasing demand for bandwidth from end-users at the Campuses Core networks likely to continue to be overprovisioned as bandwidth is cheap, although should support QoS information so QoS can be applied on edge networks if necessary since access networks are usually congested. Middleboxes such firewalls, NATs, rate shapers and other black box solutions are responsible for many network problems. Worth avoiding them NIIF 13

14 Európai üveginfrastruktúra CAIDA adatai alapján NIIF 14

15 Európai üveginfrastruktúra DF piac gyenge vagy nem létezik Budapest CAIDA adatai alapján NIIF 15

16 Magyarországi optikai hálózati piaci tapasztalatok a távközlési vállalatok keveset fektetnek be optikai kábel építésébe vidéki összeköttetéseknél nagyon kicsi a verseny a helyi szakasz jelentős tényező az árban van, ahol az önkormányzat szab irreális feltételeket, ami miatt senkinek nem éri meg az adott városban kábelt építenie (díszkő) a meglévő felügyelt rendszer kapacitása sok esetben kicsi nyugat-európai lehetőségek és feltételek Magyarországon nem léteznek! 3300 településéből csak 800-ra jut el optikai elérés: országos optikai infrastruktúra hiánya az ICT alkalmazások elterjedésének a gátja lesz. A városi optikai infrastruktúrák + bővebb optikai kapacitások építése az EU strukturális alapjaira vár NIIF 16

17 Magyarországi access hálózati piaci tapasztalatok Az SDH alapú bérelt vonalak visszaszorulóban vannak Szinte csak ADSL Invitel, Magyar Telekom Szimmetrikus(abb) technológiák megjelenőben KábelTV helyi hurok piac nem deregulalizált A városi nagysebességű hozzáférési hálózatok kezdenek megjelenni, bár még drágák Szolgálatatók csak a tömegtermékek eladásában érdekeltek helyi hurok felszabadítás rövid távon nem élénkítette a versenyt Wimax még nem jelent meg olyan széles körben, hogy versenyző lehessen Wifi - nincsen lefedettség, nem erre való 3G/GSM- Mobil - nincsen lefedettség, folyamatos elérésre alkalmazni drága NIIF 17

18 Science in Large-Scale forgalom növekvő szerepe 2 TB/month 2 TB/month 2 TB/month 1/05 7/05 1/06 Forrás: ESNET A legnagyobb 100 flow forgalma egyre növekszik EARNEST: A small number of large-scale science users account for a significant and growing fraction of total traffic volume EARNEST: There is also the requirement for ever-more bandwidth, as statistics show that Internet traffic is currently roughly doubling every year NIIF 18

19 NIIF - nemzetközi forgalom NIIF 19

20 NIIF - belföldi forgalom NIIF 20

21 Forgalom másik forrása CacheLogic Research Internet Protocol Breakdown Jelenleg háború folyik az ISP-k és a p2p tartalomszolgáltatók között Lehetséges megoldás: P4P: Partnership Among ISPs and P2P Networks Nagy baj van BW aszimmetriával NIIF 21

22 Hogyan fogjuk továbbítani ezt a sok adatot? Need 200G today - Projecting need 400G by end of LAG is problematic! No obvious path for SDH beyond OC SDH will become legacy All manufacturers developing 40 and/or 100 Gigabit Ethernet with carrier-grade OAM&P (e.g. PBBTE, CFM) 40 GE GE a távolságtól függően 50 Ghz spacing DWDM channels (~80 channels per fibre) also possible NIIF 22

23 10GE után IEEE 802.3ba Több λ Forrás: Force NIIF 23

24 Control plane Routing scalability becoming problematic (again). Huge rise in number of hosts, fragmentation of service provider hierarchy, increase in multihoming, mobility and amount of traffic. Global routing table now >230,000 entries, and around 400,000 BGP updates per day. Concern that growth is starting to outstrip router chipset and memory developments, but more specifically the cost of provisioning these. Not immediate cause for concern, but IAB/IETF looking for efficiencies. Proposed to split IP addresses into identifiers and locators. [Possible implications for AAA as well] NIIF 24

25 Control plane and routing - IPv6 IPv6 growth has been slow, but new predictions now suggest IPv4 address space could be exhausted in 3-5 years. Most router vendors support IPv6, and many NRENs are already running IPv6 alongside IPv4 in so-called dual-stack systems. Some academic institutes have deployed IPv6 throughout their campuses, but most only support IPv6 for limited groups of users. IPv6 support in current operating systems is quite good and is often enabled by default, many common applications are increasingly supporting IPv NIIF 25

26 Control plane and routing - IPv6 EU és Ázsia erős Szövevényessége ~ IPv NIIF 26

27 Szolgáltatások NRENs are recommended to develop project and/or business plans for new projects or enhanced services - Define / review Network Policy - > Specify / change network architecture -> Deploy technology and services Virtualisation concepts starting to be used across all networking layers. NRENs pioneered customer-empowered network concept, where multiple virtual networks can be defined and managed by customers over NREN-provisioned infrastructure NIIF 27

28 GÉANT3 - újabb paradigma váltás? Nem olyan világos, mint a hibrid fekete üveg bevezetése (GÉANT GÉANT2) Sebesség/hullámhosz ( Gig) & DWDM hullámhosszak száma/szálpár bekorlátozottak az alkalmazott üvegszál minőségétől Meg kell szilárdítani jelenlegi fejlesztéseket és robosztus szolgáltatásokká kell őket kiteljesíteni Fókuszálni a több domain-en keresztüli működésre és a felhasználók támogatására kell Campus NREN GÉANT3 hierarchia: Skálázható menedzsment szükséges a hatalmas erőforrások működtetéséhez e2e paradigma támogatása - network neutrality NIIF 28

29 Network Control Protocols Application IP transport IP (v4 and v6) Data link Physical Layering Forrás: Mauro Campanella Not subject to network control? TCP, SCTP, UDP(no control plane) BGP, OSPF(-TE), ISIS, PNNI SNMP RSVP SONET/SDH (multilink) (-TE), *NI CMIP X-NNI no multilink control protocols Multi-Domain hibrid network control plane domains: GMPLS?, ASON? Multi-Domain MPLS failure yet. 2 success stories in multi-domain control plane standardization: SS (Telephony), BGP (Internet) NIIF 29

30 FEDERICA röviden - Research Infrastructure FP7 Project (FP7 Call: INFRA : Deployment of e-infrastructures for scientific communities ): - NRENs, DANTE, TERENA, felhasználók és gyártók - Coordinator: GARR - Időtartam: 2008.január 1.től. 30 hónap - Projekt költségvetés/támogatás: 4,626,244/ 3,932,208 - Célok: - E-infrastruktúra létrehozása (jövőbeli) Internet kutatások számára, virtualizált hálózat/szolgáltatások létrehozása a végfelhasználók számára lehetővé téve új protokollok megoldások tesztjét - Kezdetben hálószerű 1Gbps MPLS & GigE vonalak NREN-ek és GÉANT2+ szolgáltatás segítségével - Virtualizációs csomópontok installálása és működtetése (támogatva nyíltforrású és programozható routereket vagy nyílt programozói (API) interfészű routerekt és switcheket) - Keretrendszer kifejlesztése amely lehetővé teszi az e2e mendzsmentet - GN3 előtanulmány NIIF 30

31 FEDERICA Partnerek NRENs GARR (coordinator) Italy CESNET Czech Rep. DFN Germany FCCN Portugal GRNET Greece HEAnet Ireland NIIF/HUNGARNET Hungary NORDUnet PSNC Poland Red.es Spain SWITCH Switzerland NRENs organizations TERENA The Nederlands DANTE UK Egyetemek i2cat KTH ICCS UPC PoliTO Gyártók Juniper Networks Nokia Siemens Networks SME Martel Consulting Spain Sweden Greece Spain (Catalonia) Italy Switzerland NIIF 31

32 Résztvevők Juniper NORDUnet KTH NREN Univ. or Res. Centre NSN FCCN Red.ES HEAnet i2cat UPC Dark Fiber GEANT and GN2+ service Switch GARR GRNET CBF Dark Fiber ICCS or future GEANT NIIF 32 DFN PoliTO CESNET PSNC NIIF Hungarnet NREN partners provide a European coverage using the GN2+ service and - allow connection to Univ. and Research centres partners - Provide HUB functionalities and possibility to extend the e-infrastructure to other countries and projects using physical or logical circuits - Contribute with tools and specific expertise

33 FEDERICA e-infrastructure Router/Switch Host for Virtual nodes NIIF 33

34 Szolgáltatások -> komplexitás Egyre több inteligenciát (computing elements) zsúfolunk a hálózatba, hogy egyre több alkalmazásunk legyen Egyre nagyobb lesz a szoftverek súlya Állapotokat vezetünk be a hálózatba (ellenkezője, az ARPANET elvnek) - Hálózat sérülékenyebb lesz, szinkronizációra, időzítőkre, több jelzésre és kommunikációra lesz szükség Központi döntési folyamatot alkalmazunk (ellenkezője az elosztott döntésnek) (pathfinding, routing, ) Multidomain alapvető Specification/representation/abstraction of network standardisation is needed, but not there Naming és location Réteges modell módosításra szorul? => IP Ethernet MPLS IP Ethernet SDH DWDM NIIF 34

35 Melyek azok az elvek, amelyek eddig működtek? 1. Egy Internet működtetése 2. e2e elv alkalmazása 3. Réteges, szabványos építkezés 4. Támaszkodjunk a hálózat elosztott feldolgozási képességeire 5. Szabványosítás 6. Konkurens rétegek számának csökkentése 7. Szolgáltatási interfészek definiálása 8. IP best effort hálózat müködtetése 9. KISS - fast 10. Aknázzuk IPv6 lehetőségeit (publikus címek mindenkinek) 11. Végpont biztonság Ipsec-el vs hálózati biztonság 12. NAT és egyéb nem szabványos bővítések elkerülése 13. Ne keressünk tökéletes biztonságot 14. Használjuk az Idmgmt-et NIIF 35

36 ? Mohácsi János NIIF 36