hledat:

14   Další aktivity CESNETu

Ve 2. polovině roku 2006 se CESNET začal intenzivně zabývat strategickými otázkami a případnou restrukturalizací výzkumného záměru pro další období. Ukazuje se, že některé stávající aktivity, zejména ty, které se zabývají síťovými aplikacemi, bude vhodné sloučit do širších celků. Jednou z nově vzniklých integrujících aktivit bude aktivita nazvaná "podpora aplikací". Do jejího portfolia bude patřit původní obsah aktivity Medicínské aplikace, podpora aplikací z oblasti fyziky i záležitosti spojené s rozvojem nových služeb.

14.1   Nová služba E2E (End-to-End) nabízená v rámci GÉANT2

V polovině roku 2006 začalo DANTE, jako správce sítě GÉANT2 nabízet nový typ služby označované jako End-to-End (E2E). Je určena pro specializované aplikace, které potřebují pracovat v nezávislých přenosových kanálech. Tato služba navazuje na rozšíření technických možností uzlů projektu GN2. Každý uzel GÉANT2 má pro každého uživatele-NREN k dispozici další sadu přenosových kanálů (10×1 Gb/s). Takováto spojení umožní propojování celých specializovaných pracovišť nebo individuálních unikátních přístrojů a zařízení se zaručenou kapacitou 1 Gb/s. Se zavedením služby E2E se začalo používat označení sítě GÉANT2+. Tato služba je pro všechny členy sítě GÉANT2 výrazně levnější než podobné spoje realizované komerčními firmami. CESNET proto okamžitě reagoval na tuto možnost a v červnu požádal DANTE o zřízení dvou nových spojů Praha-Amsterdam a Praha-Karlsruhe. První trasa měla nahradit spoj určený pro spojení uživatelů z oblasti fyziky na GLIF a druhá trasa měla zajistit spoj do sítě LHC-OPN Tier2 GridKa ve Forshungszentrum GmbH, Institut für Wisseschaftliches Rechnen (IWR), Karlsruhe.

CESNET a Netherlight byly prvními zákazníky, kteří tuto službu po DANTE požadovali. Ukázalo se však, že zřízení služby E2E v mezinárodním kontextu není vůbec jednoduchá záležitost. Funkcionalita E2E byla deklarována za celou infrastrukturu GÉANT2 včetně všech národních sítí, ale ukázalo se, že na to nebyla stoprocentně připravena ani páteřní infrastruktura GÉANT2, ani navazující sítě, tedy NREN a univerzity. Prvním problémem bylo a zůstane nalezení společného teoretického průniku schopností a protokolů nasazené technologie pro možnou spolupráci jednotlivých zařízení. Ve druhé fázi pak vstupují do hry další relativně drobné technické problémy, jako jsou odlišnosti konektorů, použití převodníků, atd. Problém roste úměrně počtu zúčastněných zařízení.

Situace je zvládnutelná relativně jednoduše, pokud existují optická vlákna mezi koncovými lokalitami. Pokud se však musí budovat trasa i s položením vláken, zabere realizace spoje velmi dlouhou dobu. Například pro trasu Praha-Karlsruhe musel být poslední úsek do ústavu IWR postaven od základu. Německá strana (DFN) musela o vybudování trasy požádat komerční firmu, která tento několikakilometrový úsek nedokázala postavit dříve než za 3 měsíce. Požadavek na propojení vznikl počátkem června a teprve v listopadu 2006 byla trasa připravena na propojení všech segmentů E2E spoje. Úplné propojení všech optických úseků se podařilo zrealizovat k 15. listopadu a spojení na úrovni IP mezi Prahou a Karlsruhe bylo navázáno 30. 11. 2006. V dalším období jsme začali pracovat na spojení uživatel-uživatel a testování kvality a průchodnosti vybudované trasy. Technické detaily jsou popsány v technické zprávě a v odstavcích, které pojednávají o aktivitě Rozvoj páteřní sítě CESNET2.

Jak bylo řečeno v předchozím textu, spoj Praha-Karlsruhe byl určen pro spojení zajišťující přístup k datům vznikajícím v projektu LHC. Podle původního doporučení projektu LHC se spojení mezi Tier2-Tier1 mělo realizovat normální sítí určenou pro vědecké aplikace, tedy přes Internet2 v USA a přes GÉANT2 v Evropě. Způsob připojení byl ponechán na národních a lokálních správcích. Původně byly také doporučeny vazby mezi Tier1 a Tier2. V USA se pro tzv. "doporučené" spoje mezi Tier2-Tier1 předpokládalo použití vyhrazených spojů, tedy stejný způsob, jakým CESNET realizoval spoj mezi FzÚ AV a IWR Karlsruhe.

Po zkušebním provozu a zátěžových testech se ukázalo, že v reálném provozu bude nutné, aby se kterýkoliv Tier2 mohl spojit s kterýmkoliv jiným Tier1, protože ne všechna Tier1 centra budou obsahovat všechna data, což celou situaci dále komplikuje. Připojení do jiných Evropských Tier1 vyhrazeným způsobem zatím nebylo realizováno. Jedním z důvodů je zřejmě to, že velké státy, jako Německo, Francie, Itálie, Velká Británie a Nizozemsko mají vlastní Tier1 spojený přímo do LHC-OPN a jejich následné spojení na několik dalších Tier2 je jen národní záležitostí. V případě ČR by šlo o přeshraniční spoj, který je druhým nejzatíženějším spojem v celém CESNETu. Celá záležitost musela být řešena odděleným spojem protože jinak by komplikovala přeshraniční spojení pro všechny ostatní účastníky.

Analýza posledních testů a trvale vysokého toku dat v uzlu IWR také ukazuje, že v budoucnu dojde k dalšímu přehodnocení jeho působnosti - pravděpodobně bude pracovat jen pro německá Tier2 centra. Menší státy (ČR, Polsko, Rakousko, atd.) se budou muset připojit na některý jiný Tier1. V této souvislosti se uvažuje o tom, že by CERN, vedle své funkce Tier0 mohl plnit úlohu Tier1. Pak by i CESNET musel spoj z Karlsruhe přeložit a hledat optimální napojení do Ženevy. To je však zatím ve stádiu úvah.

Objednané optické spojení mezi Amsterdamem (Netherlight) a CESNETem pomocí GÉANT2 s rychlostí 10 Gb/s je další záležitostí, která spadá do oblasti E2E služeb, ale s ohledem na kapacitu spoje 10 Gb/s se jedná o jiný typ propojení. Spoj bude využívat optickou infrastrukturu GÉANT2, avšak jeho ukončení a navázání na optickou infrastrukturu CESNETu je realizováno jinými technickými prostředky. Spojení se začalo budovat v průběhu listopadu. Ukazuje se, že GÉANT2 zatím nemůže poskytnout přímý 10G kanál na úrovni L3, ale jen na úrovni L1. Problém se řeší jak na naší straně, tak na straně propojení Netherlight s GÉANT2. Technické detaily jsou popsány v technické zprávě a v kapitolách věnovaných aktivitám Optické sítě a Rozvoj páteřní sítě CESNET2. O to, abychom dosáhli alespoň řešení na úrovni L1, byl veden velký administrativní boj po dobu několika měsíců. Ukazuje se, že ze strany DANTE zatím půjde spíše o výjimečný přístup než o službu, kterou by bylo schopno nabízet. Otázka budování a otevírání dalších spojů na úrovni 10 Gb/s ve směru do zahraničí proto bude i do budoucna dost komplikovanou záležitostí a bude se muset řešit individuálně.

Služba E2E je poskytována i v národní infrastruktuře pro spojení aplikací, které vyžadují vyhrazený přenosový kanál, jako jsou např. propojení gridových serverů (MU Brno-ZČU Plzeň), propojení datových serverů mezi nemocnicemi (ÚVN Praha-MNUL Ústí nad Labem) apod. V rámci ČR tuto službu poskytujeme ve spolupráci s provozovateli akademických sítí připojených institucí. O jejím zavedení platí to, co bylo řečeno v předcházejících odstavcích. Hlavní problém je v nekompatibilitě zařízení, nedostatečném vybavení koncových sítí univerzit a ústavů i různé úrovni administrátorů. Předpokládáme, že se služba bude rozšiřovat s nárůstem aplikací typu videokonference s HDTV, digitálním přenosem TV, propojení výkonných výpočetních serverů, interaktivních grafických aplikací apod. V rámci této služby bude CESNET svým uživatelům zajišťovat dedikovaný spoj s definovanou kapacitou (na úrovni L2 nebo L2,5) nebo optický lambda spoj (L1) propojující koncové body. Přivedení spoje až na konkrétní pracoviště bude řešeno dohodou s příslušným subjektem. Právě na tomto úseku vidíme nejvíce potenciálních problémů.

V ČR jsou služby E2E realizovány ve stejné síti a prostřednictvím stejné technologie, jakými je poskytována služba IP. Tím je definována i stávající dostupnost lokalit, kam je možné E2E poskytovat, a je tím definována i míra spolehlivosti této služby. Většinou půjde o vytvoření dalšího nezávislého kanálu DWDM. Uživatel spoje E2E si může k oběma koncovým zařízením připojit další svá zařízení (servery, pracovní stanice, lokální sítě, atd.), kompatibilní s koncovými zařízeními vytvořeného spoje a definovaným protokolem. Vytvořené spoje jsou a budou vždy izolovány od standardní sdílené IP sítě a nebude na nich ustaveno žádné směrování do sítě IP nebo na jinou akademickou síť provozující IP a Internet.

Pokud do některé lokality sítě CESNET2 nevede vícenásobný optický spoj (DWDM popř. CWDM), lze do těchto míst poskytovat jen službu (na úrovni L2,5) zřízenou na principu virtuálních kanálů (pomocí EoMPLS). Služby E2E si zákazník (uživatel) musí objednat s dostatečným předstihem, protože vytvoření trasy může být časově náročné - může vyžadovat fyzické vybudování trasy (položení optiky) nebo její části a nákup poměrně drahých přenosových prvků pro osazení kanálů.

Službu E2E bude CESNET poskytovat i ve směru do zahraničí vůči partnerským organizacím připojeným k některé z akademických sítí (GÉANT2, Internet2, Canarie, APAN, AARNET, atd.). V současném stavu však lze poskytovat do zahraničí jen propojení typu Ethernet s kapacitou 1 Gb/s nebo 10 Gb/s. Spojení na optické úrovni (L1) není možné realizovat pro nekompatibilitu optických systémů používaných jednotlivými provozovateli. Předpokládáme, že v roce 2007 vybuduje CESNET několik dalších spojů E2E 1 Gb/s pro realizaci nově připravovaných projektů v evropském i celosvětovém rozměru.

14.2   Zapojení CESNETU do projektů modernizace Internetu

V poslední době se v odborných kruzích stále více hovoří o nutnosti změnit základy Internetu, protože s jeho růstem se objevuje stále více a více problémů. Nové aplikace, které zajímají miliony lidí, a trvalé zvyšování přípojných kapacit, které umožňuje realizovat přenosy ohromných objemů dat velkými rychlostmi, přináší nejen nové možnosti, ale prohlubují i palčivé problémy známé již mnoho let. Základy současného Internetu byly položeny v době éry střediskových počítačů (mainframes). Dnes je situace zcela jiná, v provozu Internetu dominuji osobní počítače. Za dalších 10-15 let lze očekávat opět výrazně odlišnou strukturu uživatelů a připojených zařízení.

Provoz v současném Internetu je zatím stále iniciován a používán především lidmi. V budoucnosti budou uživatelé obklopeni dalšími zařízeními (pervasive devices), jako jsou senzory, monitory, řídící členy regulačních systémů atd., které budou také používat Internet. Velkým problémem budoucího Internetu bude, že takových zařízení bude v Internetu pracovat mnohonásobně více než lidí a jejich vzájemná komunikace bude v Internetu výrazně dominovat.

Ve světě je v současnosti připravováno několik nových projektů, které by měly vývoj Internetu nejen podrobně sledovat, ale i usměrňovat a modifikovat tak, aby nakonec divoký vývoj Internetu sám sebe nepřivedl k totálnímu kolapsu. V čele takové iniciativy stojí americká NSF (National Science Foundation), která stála již v 70. letech u zrodu Internetu. V obavách o jeho další osud připravuje projekty GENI (Global Environment for Network Innovation) a FIND (Future Internet Design), kterými by chtěla reagovat na současný vývoj. Řešení těchto projektů by se měly účastnit velké integrované týmy, pokrývající jak vědeckou sféru, tak přední výrobce IT, kteří se dnes podílejí na dodávkách klíčových technologií pro Internet. NSF je připravena investovat do těchto projektů značné finanční částky.

Jedním z dílčích projektů, který plně zapadá do tohoto kontextu a v jistých směrech se stal i modelem pro některá budoucí řešení, je PlanetLab. PlanetLab byla první laboratoří, která si ve svých cílech vytyčila změnu Internetu. Vznikla v průběhu roku 2002 jako konsorcium několika amerických univerzit a postupem doby do ní vstoupily další univerzity z celého světa. Jejími členy se stala i významná výzkumná pracoviště firem z oblasti IT, jako jsou HP nebo Intel, či organizace zajišťující provoz Internetu v akademických komunitách. Dnes je to unikátní síť, která má status celosvětové laboratoře pro síťové aplikace. Má 631 uzlů distribuovaných ve všech částech světa.

Členem PlanetLab se stal i CESNET - v současnosti jsou dva počítače CESNETu sdíleny celou komunitou Planetlabu. Krátce po spuštění se do experimentování s PlanetLabem zapojil tým z MFF UK, který tam studuje problematiku hierarchických architektur, problematiku p2p a implementace aplikačních benchamarků v síťovém prostředí. Druhý tým z VUT Brno připravuje projekt pro efektivní prohledávání  obsahu v široce distribuovaných databázích. Doufáme, že se do projektu zapojí i další odborné katedry z oblasti IT a telekomunikací. Předpokládáme, že by se do této aktivity měli zapojit studenti řešící diplomové a doktorské práce.

Proč je PlanetLab právě tím vhodným prostředím, kde se takovýto výzkum dá provádět? Jeho přednost spočívá především v tom, že umožňuje uživatelům vytvářet nezávislé aplikace, které mohou běžet na uzlech sítě paralelně vedle sebe a vytvářet tak ucelené virtuální vrstvy. Tvůrce nebo uživatel aplikace si může v této síti vytvořit svoji vlastní strukturu, se kterou pak může volně pracovat a ověřovat, nakolik je jeho návrh funkční a efektivní a jak se chová v reálném prostředí Internetu. Nezřídka takové struktury obsahují stovky uzlů PlanetLabu. Virtuální struktura PlanetLabu umožňuje, aby výzkumníci pro identifikaci objektů a uzlů v síti používali své vlastní adresační metody, vlastní mechanismy vyhledávání dat a směrování toku informací mezi objekty a uzly apod. Tím vlastně přispívají k hledání nových metod, které by se mohly uplatnit v budoucím Internetu v daleko obecnější rovině.

Aktivita ve směru vývoje nového Internetu začíná nabývat na intenzitě. Pro rok 2007 a další období se v USA i v Evropě začínají formovat nové projekty, které budou štědře finančně podporovány z NSF a ze 7. rámcového programu EU. CESNET se snaží do těchto projektů zapojit.

Na jaře přišla firma Cisco Systems s iniciativou, kterou nazývala projektem ENGINE (Experimental Next Generation Internet in Europe). Chtěla využít poměrně hustou síť již vybudovaných optických spojů GÉANT2 a na ní vybudovat novou virtuální infrastrukturu, která by se mohla v jistém směru podobat zmíněné síti PlanetLab. Nová síť však měla mít ještě několik dalších dimenzi, jako jsou dynamické alokace optických kanálů, možnost virtuálního směrování z úrovně aplikační vrstvy apod. Pozitivní na celém projektu bylo i to, že CESNET byl mezi několika vybranými partnery, kteří se měli na řešení podílet, což svědčí o jeho úrovni a respektu, kterému se v Evropě těší. Na pracovní schůzce partnerů v Praze byla ustavena řídící komise projektu, která začala připravovat kroky ke spuštění projektu. Později se však dospělo k názoru, že i s tímto projektem by se mělo vyčkat až na zahájení GENI a spuštění 7. rámcového programu.

NSF a komise EU (INFSO - Dir. F) dále připravují plány na další kroky v této oblasti a harmonizují aktivity, které jsou již spuštěny v rámci 6. rámcového programu. V současnosti běží v Evropě několik projektů, které si vytyčují cíle pro modernizaci a rozvoj Internetu. Jedná se o projekty Pablab, Openlab, Magnet, BELIEF, Phosphorus, Porta Optica a další. CESNET se na některých z nich podílí - podrobnosti najdete v části věnované mezinárodním projektům. Většina z nich je již uzavřena pro další účastníky, připravuje se však několik dalších. V listopadu se ustavila nová neformální evropská skupina, která by chtěla pokračovat v práci na projektu ENGINE a připravit vlastní projekt pro oblast 1.1.2 7. rámcového programu. Projekt dostal pracovní název FEDERICA a v současné době se pracuje na jeho formulaci.

předchozí

obsah

následující