Datennetz, quo vadis?

von Ulrich Kiermayr (Ausgabe 06/3, Oktober 2006)

 

Netzwerke sind aus unserem Leben kaum noch wegzudenken: Ein PC an jedem Arbeitsplatz, ein Telefon sowieso schon lange, Notebooks und PDAs ersetzen zunehmend Papier und Bleistift, immer mehr wird über das Internet abgewickelt - von Milch kaufen bis hin zu Operationen über ganze Kontinente hinweg. Aus der "Spielwiese Internet" ist eine Infrastruktur geworden, die zuverlässig funktionieren muss.

Das Internet ist an Universitäten schon seit langem ein integraler Bestandteil der Forschung und kommt seit einigen Jahren auch in der Lehre immer stärker zum Einsatz. Aufgrund dessen hat sich das Datennetz der Uni Wien zu einem komplexen System entwickelt, das ständig erweitert und ausgebaut wird, um dem wachsenden Bedarf an Bandbreite gerecht zu werden, eine möglichst hohe Verfügbarkeit für die BenutzerInnen sicherzustellen und neue Einsatzgebiete abzudecken. Der folgende Artikel soll einen kleinen Überblick über den aktuellen Status und die Möglichkeiten des Uni-Datennetzes geben, aber auch aufzeigen, warum gewisse Dinge (noch) nicht realisierbar sind.

Schneller, höher, weiter

Vor wenigen Jahren waren PCs mit integrierten Netzwerkanschlüssen noch ausgesprochen unüblich. Netzwerkkarten mussten extra gekauft und in den Rechner eingebaut werden, wobei eine Bandbreite von 10 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) durchaus als leistungsfähiger Anschluss galt. Heute sind PCs nicht mehr ohne Netzwerk erhältlich, und die eingebauten Anschlüsse sind meist schon auf GigabitEthernet (= 1000 Mbit/s) ausgelegt.

Als Folge dieser Entwicklung hat sich nicht nur die Zahl der an das Uni-Datennetz angeschlossenen Rechner drastisch erhöht (heute sind es bereits über 15 000), auch der "Bandbreiten-Hunger" der einzelnen BenutzerInnen ist gestiegen. Um die Netzwerkinfrastruktur diesen Anforderungen anzupassen, war eine Reihe von Maßnahmen notwendig: Einerseits wurde die Netzwerkanbindung der meisten Universitätsstandorte auf Glasfaserleitungen und GigabitEthernet umgestellt (früher waren es Kupferkabel, und die Bandbreite betrug oft nur 1 Mbit/s), und alle größeren Standorte wurden im Sinne der Ausfallsicherheit redundant - d.h. über mehr als einen Weg - angebunden. Zum anderen wurde auch innerhalb der Gebäude die Infrastruktur dahingehend ausgebaut, dass jeder Anschluss mit 100 Mbit/s versorgt werden kann.1)

Hier drängt sich natürlich sofort eine Frage auf: Warum nur 100 Mbit/s und nicht gleich GigabitEthernet, wenn die meisten PCs sowieso schon dafür ausgerüstet sind? Die Antwort auf diese Frage hat mehrere Aspekte. Zum einen zeigen die Statistiken, dass fast alle Rechner mit diesen 100 Mbit/s das Auslangen finden - für die meisten PCs würden sogar 10 Mbit/s reichen. Dies liegt in der Regel daran, dass der Kommunikationspartner im Internet üblicherweise nicht einmal annähernd über die Bandbreite eines Universitäts-PCs verfügt. Beim Zugriff auf Netzwerkdienste innerhalb der Uni Wien (Fileservices, Backup etc.) trifft das zwar nicht zu; nachdem diese Server mit ihrem Gigabit-Anschluss aber eine Vielzahl von Klienten versorgen müssen, steht dem einzelnen Benutzer ohnehin nur ein Teil der Bandbreite des Servers zur Verfügung.

An vielen Universitätsstandorten kommt erschwerend hinzu, dass die Verkabelung zu einem Zeitpunkt errichtet wurde, als GigabitEthernet noch nicht spezifiziert war. Im Gegensatz zu FastEthernet (= 100 Mbit/s), das nur zwei Drahtpaare eines Kabels für die Datenübertragung verwendet, benötigt GigabitEthernet vier Paare. Daher könnte man mit GigabitEthernet nur die Hälfte der vorhandenen Anschlüsse nutzen, was im Widerspruch zum wachsenden Bedarf an Anschlüssen steht. Während Arbeitsplatzrechner in der Regel mit 100 Mbit/s auskommen, sieht die Lage bei Servern naturgemäß etwas anders aus: Nicht nur vom ZID, sondern auch von anderen Organisationseinheiten der Uni Wien werden zahlreiche Server betrieben, die große Datenmengen verarbeiten oder schnell übertragen müssen und eine entsprechende Netzwerkanbindung benötigen. (Achtung: Da die geeignete Einbindung in das Datennetz von Fall zu Fall unterschiedlich sein kann, ist es wichtig, dass der ZID rechtzeitig - d.h. bereits in der Planungsphase solcher Projekte - kontaktiert wird, um Verzögerungen möglichst zu vermeiden!)

Ein aktuelles Beispiel für vermehrten Bandbreiten-Bedarf sind internationale Kooperationen zum verteilten Rechnen in so genannten Grids. Dabei werden Rechner mittels spezieller Software so vernetzt, dass die im Grid vorhandenen Ressourcen (Rechenleistung, Daten, ...) von allen TeilnehmerInnen genutzt werden können - in Analogie zum Strom, der aus der Dose fließt, sobald ein Gerät angesteckt wird, wobei allerdings bei Grid Computing jeder beteiligte Computer auch Ressourcen zur Verfügung stellt. Um Rechner rund um die Welt in einem solchen Verbund zusammenfassen zu können, sind schnelle Datennetze dazwischen unabdingbar. Die verfügbaren Bandbreiten im europäischen Backbone-Netz wurden im Rahmen des GÉANT2-Projekts erst kürzlich erhöht (siehe Artikel GÉANT2 - Ein Glasfaser-Backbone für die Wissenschaft) und sollten nun für längere Zeit ausreichen; allerdings gilt es jetzt, auch innerhalb der Universität die Systeme so anzubinden, dass diese zusätzlichen Kapazitäten ausgenutzt werden können.

Grenzenlos mobil

Das "klassische" Datennetz der Uni Wien besteht aus Kabeln und Verteilern; um es verwenden zu können, braucht man einen physischen Netzwerkanschluss innerhalb der Universität. In den letzten Jahren hat sich jedoch die Realität des Arbeitens und Studierens massiv verändert: In vielen Fällen spielt es inzwischen keine Rolle mehr, wo man sich tatsächlich aufhält, solange man Zugang zu den benötigten Informationen hat. Dieser Trend wird dadurch verstärkt, dass ein Computer heute zwar noch nicht in jede Hosentasche, aber zumindest schon komfortabel in jeden Rucksack passt. Damit ist es oft nicht mehr erforderlich, den Studierenden einen PC für ihr Studium zur Verfügung zu stellen - den bringen sie mittlerweile oft selbst mit. Immer wichtiger wird hingegen die Möglichkeit, mit diesem Rechner auch abseits der herkömmlichen Netzwerkdosen Zugang zum Internet zu erhalten. Hier stehen heute vor allem zwei Technologien im Vordergrund:

  • Zum einen bietet der ZID für alle Rechner mit Internetanschluss die Möglichkeit, von überall her mittels VPN (Virtual Private Network, siehe www.univie.ac.at/ZID/vpn/) eine verschlüsselte Verbindung zum Uni-Datennetz aufzubauen. Damit ist der Rechner - egal wo er sich physisch befindet - ein (virtueller) Teil des Universitätsnetzes und kann alle Services genau so nutzen, als wäre er direkt an der Uni angebunden. Das aktuelle Schlagwort dazu heißt Personal Network: Die im Netz benötigten Berechtigungen werden künftig nicht mehr einem bestimmten Rechner (d.h. einer IP-Adresse) zugeordnet werden, sondern einer UserID.

  • Um innerhalb der Universität auch Notebook-Benutzern eine Netzwerkanbindung zur Verfügung stellen zu können, baut der ZID die Versorgung mit WLAN (Wireless Local Area Network, siehe www.univie.ac.at/ZID/wlan/ bzw. Artikel WLAN: Funknetz-Ausbau an der Uni Wien und "Verstrahlte" Universität? - WLAN und Elektrosmog) laufend aus. Derzeit bieten ca. 250 Accesspoints an fast allen Standorten der Universität einen kostenlosen Internetzugang für Studierende und MitarbeiterInnen. Besonderes Augenmerk beim WLAN-Ausbau liegt auf jenen Bereichen, die von Notebook-BenutzerInnen häufig besucht werden - z.B. Bibliotheken, Seminarräume, Aufenthaltsbereiche, aber auch zum Teil die Mensen oder die Höfe des Universitätscampus AAKH. Aufgrund ihrer Größe wird es zwar kaum realisierbar sein, die gesamte Universität flächendeckend mit Funknetzen zu versorgen (dafür wären tausende Accesspoints erforderlich), aber die Netzabdeckung Schritt für Schritt zu erhöhen, ist ein Projekt, das uns noch einige Jahre begleiten wird.

Der ständige Ausbau der Netzwerk-Infrastruktur ist unumgänglich, weil das Internet in den letzten Jahren immer stärker Verwendung findet - insbesondere in der Lehre. Die Universität fördert den Einsatz solcher Technologien z.B. durch das eLearning-Strategieprojekt Neue Medien in der Lehre, an dem auch der ZID beteiligt ist. Darüber hinaus hat die Vernetzung der Studierenden untereinander ebenfalls massiv zugenommen: Das Internet entwickelt sich immer mehr zur zentralen Kommunikationsplattform, und der Wunsch, überall entsprechende Zugangsmöglichkeiten vorzufinden, ist daher nur die logische Folge.

In diese Richtung geht auch das europaweite Projekt eduroam, das es den BenutzerInnen ermöglicht, mit den Zugangsdaten des Heimat-Netzwerks nicht nur an der eigenen Universität, sondern auch an allen anderen teilnehmenden Organisationen einen Internetzugang zu erhalten (siehe dazu auch Artikel WLAN: Funknetz-Ausbau an der Uni Wien). In Österreich ist eduroam erst im Aufbau begriffen; dennoch kann man mit einem Unet- oder Mailbox-Account bereits in vielen Ländern Europas die Netzwerke der dortigen Universitäten verwenden. Sogar in Australien besteht mittlerweile an 52 Universitäten die Möglichkeit, auf diese Art zu surfen.

Was kommt?

Das Internet hat bereits einiges an klassischer Technologie abgelöst: Briefe wurden zu eMails, Telegramme gibt es (zumindest in Österreich) überhaupt nicht mehr, Faxe werden nur noch verschickt, wenn es notwendig ist, Fotoalben legt man nicht mehr ins Bücherregal, sondern auf seine Homepage - und das ist erst der Anfang der Entwicklung. Besonders gut ist diese Veränderung im Moment im Bereich der Telefonie zu beobachten. Das herkömmliche Festnetztelefon ist mittlerweile ziemlich aus der Mode gekommen und oft nur deshalb noch vorhanden, weil es für den ADSL-Anschluss benötigt wird. Telefonie via Internet (z.B. mittels Skype) ist bereits eine ernst zu nehmenden Alternative, auch wenn sie ihre Tücken hat.2) Und dort, wo es mobil sein soll, ist das Handy zu einem Teil unseres Alltags geworden: Vor 10 Jahren war es noch eine Kuriosität, wenn jemand ein Handy hatte; heute ist es schon fast eine Kuriosität, wenn jemand "nur" ein Handy - ohne allerlei Zusatzfunktionen - hat. Auch hier ist trotz etlicher Startschwierigkeiten der nächste Entwicklungsschritt schon abzusehen: die Verbindung von Handy und Internet. Telefonieren und Surfen aus (oder vielmehr in) einer Hand, mit zahlreichen Features angereichert, soll die Richtung sein, in die es geht. "Fernsehen am Handy" geistert hier immer wieder durch die Medien, und auch wenn nicht alles so kommen wird, wie es zu lesen ist - ein Teil davon wird wohl eintreffen.

In jedem Fall wird es nicht mehr entscheidend sein, ob man Zugang zur vernetzten Welt hat (das wird genauso selbstverständlich sein wie der Strom aus der Steckdose), sondern wie man Zugang erhält - ob mittels Kabel, WLAN oder Mobilfunk. Im Bereich der Uni Wien ist der ZID bemüht, das Netzwerk in diesem Sinn zu betreiben und allen Universitätsangehörigen weiterhin einen schnellen, verlässlichen und sicheren Weg in die digitale Welt zu bieten.

 

 

1) Nähere Informationen dazu finden Sie im Artikel Der ZID wirft neue Netze aus in Comment 05/2

2) siehe Artikel Social Software mit dunkler Seite in Comment 06/2