Ausbau des TUNET Backbones

ATM löst FDDI schrittweise ab

Johannes Demel

Bisher basierte das TUNET Backbone auf einem FDDI-Ring zwischen den Standort- und Gebäudeverteilern der Standorte Freihaus, Karlsplatz, Resselgasse, Treitlstraße, Gußhaus und Getreidemarkt der TU Wien. Vom FDDI-Ring aus wurden die einzelnen Institute und Einrichtungen über Router angebunden. Von den Standortverteilern Freihaus, Karlsplatz und Gußhaus sind die Gebäudekomplexe Bibliothek, Karlsgasse, Argentinierstraße, Gußhausstraße 28-30 und Floragasse über Ethernet (via Glasfaser) sowie die Standorte Möllwaldplatz, Theresianumgasse und Aspanggründe über Standleitungen der Post (64 kBit/s bzw. 128 kBit/s) angebunden.

Im Backbone FDDI-Ring befinden sich neben den Standort- und Gebäuderoutern noch ausgewählte zentrale Server (Fachbereichsrechner, Applikationsserver). Die Anbindung des Netzes der TU Wien an das ACOnet und damit das Internet erfolgt über eine ATM-Strecke (155 Mbit/s) zur Universität Wien. Daneben existiert noch eine Backupverbindung über eine 10 Mbit/s Glasfaserstrecke sowie eine 64 kBit/s Standleitung vom Standortverteiler Gußhaus.

Strategische Überlegungen und Untersuchungen der Netzlast im Backbone haben folgende Problemkreise aufgezeigt, die einer Lösung zugeführt werden mußten:

• Derzeit wird schrittweise die Verkabelungsstruktur auf eine strukturierte Verkabelung umgestellt. Damit ist von der Verkabelung her die Möglichkeit gegeben, hohe Datenraten (100 Mbit/s und mehr) bis an den Arbeitsplatz oder zu einem Institutsserver zu bringen. Die Struktur des Backbones von Seiten der eingesetzten Geräte ist für diesen Einsatz jedoch noch nicht ausgelegt. Aus Sicherheitsüberlegungen sollen keine Arbeitsplätze oder Institutsgeräte direkt an den FDDI-Backbone angeschlossen werden.
• Im Zuge der Adaptierung der neuen Gebäude im Bereich Favoritenstraße ist vorgesehen, von Haus aus eine Struktur basierend auf Switches mit High Speed Uplinks zu realisieren. Es war daher das Ziel, bereits jetzt mit der Adaptierung der Backbone Struktur des TUNET zu beginnen, sodaß eine spätere Einbindung der Gebäude Favoritenstraße problemlos möglich ist.
• Lastuntersuchungen haben gezeigt, daß die vielen Services des EDV-Zentrums eine hohe Last vom EDV-Zentrum zu den Instituten erzeugen, und daß dadurch die Bandbreite zwischen EDV-Zentrum und Backbone-Struktur bereits einen Engpaß darstellt. Als Gebäudekomplex mit einer hohen Last wurde auch der Gebäudekomplex Gußhausstraße mit den angeschlossenen kleineren Gebäuden festgestellt.

Das Ziel der Restrukturierung des TUNET Backbone ist die Verwendung von ATM als Ersatz des FDDI-Ringes. Dadurch ergeben sich folgende strukturelle Vorteile:

• Die Erhöhung der Kapazität der Anbindung von Instituten oder von Institutsservern an das Backbone ist durch Verwendung eines ATM-Interfaces, das zum nächsten ATM-Switch geführt wird, leicht und strukturkonform möglich.
• Eine Erhöhung der Kapazität im Institutsbereich durch Switches (z.B. Ethernet) im Sinne der Segmentierung und Mikrosegmentierung kann leicht bis zum Backbone fortgeführt werden.
• Die Kapazität des Backbones kann einfach durch Verwendung von mehr ATM-Interfaces erhöht werden (die Backplane eines ATM-Switches stellt keinen Engpaß dar - meistens Full Wire Speed) -> sehr gute Skalierbarkeit.
• Durch das Konzept der Virtuellen LANs (VLAN) ist es möglich, Rechner, die in unterschiedlichen Räumen bzw. Standorten installiert sind, jedoch zum gleichen Institut bzw. der gleichen Arbeitsgruppe gehören, zusammenzufassen. Zwischen diesen Rechnern erfolgt die Verbindung dann über die Switching-Technologie (Layer 2 Technologie) und es ist kein (zeitaufwendigeres) Routing erforderlich. Dies bedeutet einerseits eine bessere Performance (im Sinne von Latency), andererseits wird das Management der Layer 3 Adressen (z.B. IP-Adressen) wesentlich einfacher (nur ein IP-Subnetz für das gesamte Institut).
• Da die Switching Technologie auf einer sternförmigen Verkabelungsstruktur eines Non-Broadcast-Mediums basiert (im Gegensatz zu Thinwire oder FDDI), ist die inherente Security des Netzes deutlich besser (z.B. Abhörsicherheit).
• Mittels ATM (z.B. mittels PVCs) sowie VLANs können über gemeinsame Kabel voneinander unabhängige Rechnergruppen realisiert werden, die nicht einmal eine (logische) Verbindung mit dem Rest des TUNET haben müssen.

Im Zuge der Entwicklung dieses Konzepts wurde natürlich auch die Frage von Fast Ethernet als Alternativ-Technologie zu ATM diskutiert. Fast Ethernet bietet zwar derzeit preislich Vorteile, folgende Nachteile haben jedoch zur Entscheidung geführt, das Backbone basierend auf ATM zu konzipieren:

• Die leichte Skalierbarkeit ist nicht gegeben (bei ATM 155 -> 622 Mbit/s).
• Die Performance beim Übergang zwischen Ethernet und Fast Ethernet ist schlechter (ein Switch muß in diesem Fall das gesamte Paket zwischenspeichern, dies ist bei ATM nicht erforderlich).
• Die verfügbaren Fast Ethernet Geräte sind für den Einsatz im Workgroup Bereich konzipiert und nicht für den Backbone Bereich.
• Das Konzept der Virtuellen LANs ist, abgesehen von proprietären Lösungen, die jedoch nicht gut skalierbar sind, nicht verfügbar.

Der Einsatz von Fast Ethernet im Workgroup-Bereich an Instituten (z.B. 1 Server mit Fast Ethernet an einen Ethernet-Switch für die Arbeitsplätze angeschlossen) ist sehr wohl sinnvoll, wenn die Workgroup keine leistungsstarke Verbindung (mehr als 10 Mbit/s) zum Backbone braucht.

Wegen der finanziellen Randbedigungen und der komplexen Umstellung kann die Restrukturierung nur über mehrere Jahre erfolgen. Um jedoch rechtzeitig (z.B. für die Favoritenstraße) zumindest Teile der Zielstruktur in Betrieb zu haben und um die akuten Engpässe in einigen Bereichen zu beheben, wurde ein erster Schritt 1996 gesetzt.

Basierend auf dem Gesamtkonzept wurde eine Realisierungsstufe für 1996 konzipiert und eine öffentliche Ausschreibung erstellt. Als Bestbieter wurde die Firma Siemens ermittelt und Ende Juli mit der Lieferung der notwendigen Komponenten im Umfang von ca. 1.95 Mio Schilling beauftragt.

Die neue Backbone Struktur ist der Abbildung zu entnehmen. Gegenüber der bisherigen Struktur wurden folgende wesentliche Änderungen vorgenommen:

• Im Bereich Freihaus und Gußhaus sind je ein ATM-Switch installiert. Diese dienen als Backbone für jene Bereiche des TUNET, die mit der neuen Technologie versorgt werden.
• Die Versorgung des EDV-Zentrums erfolgt über einen Ethernet-Switch mit ATM Uplink. Der bisher für die Versorgung des EDV-Zentrums eingesetzte Router wird in einer Hot Standby Konfiguration für kritische Teile von IP-Subnetzen weiter verwendet werden, um eine entsprechende Ausfallssicherheit zu garantieren.
• Zwei zentrale Routeserver stellen die Verbindung zwischen den einzelnen VLANs der über Ethernet-Switches angebundenen Segmente / Etagenverteiler her.
• Im Bereich Gußhaus wird die Backbone-Struktur, die bisher auf drei Router aufgeteilt war, über einen Ethernet Switch mit ATM-Uplink ersetzt.

Im Jahr 1997 sollen weitere Standorte (Getreidemarkt, Freihaus) in die neue Struktur eingebunden werden.