Hauptseminar im Sommersemester 2006
Prof. Dr. Heinz-Gerd Hegering

Trends in Rechnernetzen und IT-Management: Vom Backbone bis zur Letzten Meile

Aktuelles

Inhalt

In der letzten Dekade hat sich die Netzwerk-Landschaft radikal geändert. Während in den 1990er Jahren noch zahlreiche Arten von LANs und WANs mit diversen Protokoll-Stacks existierten, hat sich Anfang dieses Jahrzehnts im LAN-Bereich das Ethernet durchgesetzt und nahezu alle WANs sind inzwischen ab der Schicht 3 Internet-basiert. In letzter Zeit sind jedoch eine Reihe neuer Entwicklungen festzustellen: drahtlose Netze, mobile Netze, Gigabit Ethernet, ADSL, MPLS, UWDM, um nur einige Beispiele zu nennen. Einher gehen diese technologischen Entwicklungen mit einem verstärkten Fokus auf Dienstgüte-Betrachtungen (Quality-of-Service) und Diskussionen über die Praktikabilität bewährter Protokolle in zukünftigen Hochleistungsumgebungen. Gleichzeitig erhebt sich die Frage nach der Adäquatheit traditioneller Managementkonzepte.

In dem Seminar werden ausgewählte Fragestellungen dieses Umfeldes diskutiert. Dazu wird der Gesamtkomplex nicht nur vertikal nach Technologien, Protokollen und Management strukturiert, sondern auch horizontal vom Backbone über das Verteilnetz zur Letzten Meile. Den Teilnehmern des Seminars wird damit ein guter Überblick über den aktuellen Stand der Technik geboten.

Das Seminar richtet sich an LMU- und TUM-Studenten im Informatik-Hauptstudium. Der erfolgreiche Besuch der Vorlesungen Rechnernetze oder Verteilte Systeme ist wünschenswert.

Vorbesprechung und Anmeldung

Achtung: Anmeldungen per email werden ignoriert!

Veranstaltungsorte und -termine

Die beiden Seminartage finden am 31.7. und 1.8. statt. Der genaue Veranstaltungsort und der Tagesablauf werden hier eingestellt, sobald diese feststehen.

Durchführung

Das Seminar wird als Blockveranstaltung gegen Ende des Semesters durchgeführt. Während des Semesters sind diverse Pflichttermine einzuhalten:

• Späteste Kontaktaufnahme mit dem Betreuer am 10. Februar 2006
• Abgabe der ersten Versionen der Ausarbeitung am 14. April 2006 an den Betreuer
• Diskussion der ersten Version der Ausarbeitung am 27. April, 14:00 c.t. bis 16:00 Uhr im Plenum (Raum 1.13 in der Oettingenstr.)
• Abgabe der vollständigen Versionen der Ausarbeitung und Präsentation am 2. Juni an den Betreuer
• Abgabe der finalen Versionen der Ausarbeitung und Präsentation am 14. Juli an den Betreuer
• Und natürlich die Teilnahme an den Seminartagen selbst (Nicht nur zum eigenen Vortrag!) (31.7. und 1.8., Raum 1.14 in der Oettingenstr., jeweils von 9:00 s.t. bis 18:00h)

Themen

Die folgende Themenliste ist noch vorläufig, insbesondere bezüglich der Reihenfolge der Themen. Die Vergabe der Themen geschieht in der Vorbesprechung. Die Betreuer zu den Themen finden Sie hier.

1. Local Loops in Telekommunikationsnetzen: Digital Subscriber Lines (DSL) und Varianten
   Dieser Vortrag bewegt sich auf dem OSI Physical Layer und adressiert mit DSL und einigen seiner Varianten aktuelle Technologien der so genannten letzten Meile in Wide Area Netzen am Beispiel öffentlicher Telekommunikationsnetze.

2. Alternative Technologien für die Letzte Meile
   In diesem Vortrag werden alternative Technologien für die letzte Meile betrachtet. Dazu gehören insbesondere Glasfaseranschlüsse bis zum Endgeräte (FTTD/FTTH) (aka Fibre in the Horizontal), Datenübertragung über das Stromnetz (Powerline) sowie Kabelnetzzugänge neuester Generationen.

3. Entwicklung und Grundlagen optischer Verbindungen
   In diesem Vortrag sollen die Grundlagen, Einsatzgebiete und aktuellen Entwicklungen optischer Verbindungen (Fiber Optics) dargestellt werden. Neben einem kurzen historischen Abriss soll auch darauf eingegangen werden, wo nach derzeitigem Kenntnisstand die Grenzen dieser Technologien und ihrer Managebarkeit liegen.

4. High-Speed-Backbones
   Aufbauend auf den bisher erarbeiteten Ergebnissen werden in diesem Vortrag die Technologien auf Hochgeschwindigkeitsnetze angewandt. Im Backbone-Bereich werden schon heute optische Übertragungstechnologien des Wavelength Division Multiplexing (WDM)-Verfahrens verwendet, die unter den Namen DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) und UWDM (Ultra-dense Wavelength Division Multiplexing) bekannt sind, um Anforderungen nach hohen Bandbreiten und schnellen Vermittlungen zu begegnen. Im Vortrag sollen neben der Darstellung der diversen WDM-Verfahren auch deren Verwendung (und Verwendbarkeit) in Hochgeschwindigkeitsnetzen (10 Gb/s und höher) betrachtet werden.

5. Überbrückung großer Distanzen: Übersee-Kabel und Satelliten-Kommunikation
   In diesem Vortrag sollen die Probleme und der Stand der Entwicklungen bei der Verwendung von Übersee-Kabeln und Satellitenkommunikation dargestellt werden.

6. Das Internet-Transportprotokoll (TCP) in Hochleistungsumgebungen: Eine kritische Betrachtung
   In diesem Vortrag soll das Internet-Transportprotokoll (TCP) einer kritischen Betrachtung in Hochleistungsumgebungen (große Bandbreiten, Hochgeschwindigkeitsnetze, Übertragung riesiger Datenmengen) unterzogen und Evolutionen (High-Speed TCP, H-TCP, Layered TCP, Sacalable TCP, FAST TCP) dargestellt werden.

7. Congestion Control in Hochgeschwindigkeitsnetzen
   In diesem Vortrag wird das auf der Netzebene auftretende Congestion Control Problem für Hochgeschwindigkeitsnetze betrachtet. Dabei soll auf die spezielle Problematik eingegangen werden und Lösungsansätze wie eXplicit Congestion Control Protocol (XCP), Stream Control Transmission Protocol (SCTP) und Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) vorgestellt werden.

8. Migration von IPv4 zu IPv6: Konsequenzen, Netzbildung, Praxis
   In diesem Vortrag soll neben einer Darstellung der beiden IP-Versionen die Problematik der Migration vor dem Hintergrund größerer Adressräume, QoS-Unterstützung (z.B. Bandbreitenreservierung) beleuchtet werden: Wie migriert man Millionen von Hosts im Internet auf IPv6? Die Verfahren tunneling, dual stack und Protokollübersetzung sollen näher dargestellt werden.

9. Garantie von Dienstgüte auf der Netzebene: Das Resource Reservation Protokoll (RSVP) für Integrated Services und Multi-Protocol Label Switching (MPLS) für Differentiated Services
   In diesem Vortrag sollen neben MPLS auch die QoS-Architekturen Integrated Services und Differentiated Services dargestellt und gegenübergestellt werden. Ein kurzer Abriss der historischen Entwicklung soll helfen, beide QoS-Ansätze einzuordnen.

10. Triple Play Service Management
    Triple Play, die Kombination von Telefonie, Breitband und Unterhaltungsangeboten wie Fernsehen oder Video on Demand, ist inzwischen zum Muss für Kabelnetze-Anbieter und Telcos geworden, um verlorene Festnetzkunden von den Mobilfunkern zurückzugewinnen. Für die gleichzeitige Übertragung von Telefonaten, TV-Programmen und Internetdaten sind allerdings erhebliche Bandbreiten mit hohem Verlässlichkeitsgrad (Quality of Service, QoS) bis zum Endkunden erforderlich. Mittelfristig bieten sich vorhandene Kupferkabel zur Nutzung mit ADSL2, ADSL2+ oder VDSL an. Langfristig werden immer mehr Glasfaserkabel bis in die Wohnungen der Konsumenten führen (Fibre to the Home, FTTH). Passive optische Netz-Technologien versprechen günstigere Installation und vor allem niedrigere Wartungskosten. In diesem Vortrag soll die Gesamtproblematik des Dienstmanagements mit den entsprechenden Lösungsansätzen aus Sicht der Provider und der Anwender betrachtet werden. An dem Beispiel soll auch Service-Monitoring (inbesondere E2E, wo möglich), Service-Provisioning und Accounting erläutert werden.

11. Struktur des Internet-Backbones und ausgewählte Managementfragen
    In diesem Vortrag sollen folgende Frage diskutiert werden: Welche Firmen betreiben das Internet-Backbone und rechnen Sie gegenüber ihren Kunden ab? Und wie läuft dort überhaupt das Management? Wenn man z.B. mit Skype kostenlos stundenlang eine Datenverbindung aufrecht erhält, wer zahlt dann für den entstehenden Traffic? Wie sind die diversen Provider strukturiert (Tier1, Tier2, etc)? Was heißt Peering oder Global Upstream? Wem gehört das Internet?

12. Selbstständige Konfiguration im Heimbereich für Netzwerke und Dienste
    Viele Heimanwender sind mit der Konfiguration aufwendiger technischer Lösungen überfordert, andere suchen bewusst Funktionalität und Konfigurationsmöglichkeiten, um die Lösung an ihre Bedürfnisse anpassen zu können. Selbstkonfigurationsmechanismen im Heimnetzbereich (z.B. ARP, DHCP, Rendezvous, UPNP, zunehmend auch UDDI für Services) sollen hier verglichen und gegenüber gestellt werden. Schwerpunkte sollen dabei sein: Erläutern der Funktionalität, weiterhin dem Nutzer überlassene Alternativen und Konfigurationsmöglichkeiten, Sicherheitsaspekte.

13. Verfahren zur Selbstkonfiguration, Selbstoptimierung, Selbstheilung und zum Selbstschutz von Netzkomponenten
    Die zunehmende Komplexität moderner Datennetze lässt sich mit Selbstverwaltungsfunktionen gut abstrahieren. Wenn die grundlegende Nutzer-Akzeptanz einmal erreicht ist, z.B. durch einen lange fehlerfrien Betrieb, und auch Sicherheitsbedenken sorgfältig abgewogen wurden, ersetzen sie häufig viele Konfigurationsschritte, sowohl in der Setup-Phase, als auch im laufenden Betrieb.

FAQ

• Was ist zur Erlangung des Scheines notwendig?
  • Einhaltung aller Fristen
  • Anwesenheit (von Beginn an) bei allen Terminen
  • Eine mindestens ausreichend bewertete Ausarbeitung (Seminararbeit)
  • Ein mindestens ausreichend bewerteter Vortrag
• Ist der Schein benotet?
  Ja
• Wie errechnet sich die Note?
  Zu gleichen Teilen aus der Bewertung des Vortrages und der schriftlichen Ausarbeitung.
• In welcher Sprache können der Vortrag, die schriftliche Ausarbeitung, die Folien sein?
  Englisch oder Deutsch. Verlangt ist aber eine konsistente Sprachverwendung bei Vortrag, Ausarbeitung und Folien - d.h. werden die Folien und Ausarbeitung in Englisch abgegeben, so ist auch der Vortrag in Englisch zu halten.
• Wie lange soll ein Vortrag dauern?
  Die Vortragszeit beträgt 45 Minuten, anschließend stehen 15 Minuten für die Diskussion zur Verfügung. Die Begrenzung auf 45 Minuten ist unbedingt einzuhalten!
• Welche Form soll die schriftliche Ausarbeitung haben?
  Die Form einer Seminararbeit, d.h. wie eine wissenschaftliche Publikation. Kommentierte Folien sind nicht ausreichend! Für die Erstellung der Ausarbeitung muss LaTeX verwendet werden.
• Wie lang soll die Ausarbeitung sein?
  Das hängt vom Thema ab, bitte mit dem Betreuer absprechen

Material

• PowerPoint-Rahmen: Master-Vorlage für PowerPoint-Vortragsfolien.