Standleitung 2.0

Das Internet2-Konsortium, ein nichtkommerzieller Verbund mehrerer neuartiger High-Speed-Netze und Technologielieferanten vor allem aus den USA, arbeitet an einer neuen Technologie, mit der künftig fest zugeordnete, beliebig große Bandbreiten in kürzester Zeit zugeteilt werden können. So könnte dann beispielsweise ein Wissenschaftlerteam, das Versuche in der Telechirurgie vornehmen möchte, bei denen eine stets verlässliche Internet-Verbindung notwendig ist, kurzfristig einen dezidierten Verbindungsweg schalten. Diese "Dynamic Circuit Network" (dynamisches leitungsvermitteltes Netzwerk, kurz DCN) genannte Technik wird zwar derzeit ausschließlich für die Wissenschaft entwickelt. Doch könnte sie ihren Weg eines Tages durchaus auch in das kommerzielle Internet finden, wo der Ansatz dann etwa für die ruckelfreie Übertragung hochauflösender Videos an Endkunden genutzt werden könnte.

"Die Grundidee ist, dass man das Netzwerk auf eine andere, neue Art betrachtet", sagt Rick Summerhill, Technikchef beim Internet2-Projekt. Das aktuell im Web verwendete Protokoll IP (Internet-Protokoll) bricht die verschickten Daten in Pakete herunter, die zumeist durch Glasfaserkabel an ihren Bestimmungsort transportiert werden. Diese Pakete müssen nicht immer den gleichen Weg nehmen: Router verschicken jedes Datenpaket einzeln. Das Problem an diesem an sich guten System: Große Datentransfers können die Router mit Paketen quasi "verstopfen". Außerdem kann es passieren, dass die Pakete ihr Ziel nicht zur gleichen Zeit erreichen, was zu Unterbrechungen im Datenstrom führt – es kommt so beispielsweise zu Bildaussetzern bei Videos.

Mit der DCN-Technik sollen nun aber wieder Verbindungen möglich sein, die wie die guten, alten Telefonanrufe funktionieren: Die Daten des Nutzers werden direkt zum Ziel durchgeschaltet, ohne vom Traffic anderer User, die das gleiche Netzwerk mit ihm teilen, unterbrochen zu werden. Das Ergebnis ist, dass sich große Informationsmengen schnell und problemfrei übertragen lassen.

Das DCN ist dabei allerdings nur eine Ergänzung zur traditionellen Internet-Vernetzung und soll sie nicht ersetzen. Auch beim Internet2 existieren noch Backbone-Netze, die die üblichen IP-Pakete transportieren. Das Neue am DCN: Es kann auch ein leitungsvermitteltes Netzwerk verwenden, das dafür sorgt, dass alle Pakete dem gleichen Pfad folgen. Diese Pfade können zudem auch nur temporär errichtet werden. Lachlan Andrew, Forscher am "Netlab" des California Institute of Technology, erklärt, dass das leitungsvermittelte Netz den Weg des gesamten Datenstroms bestimmt. An jeder Router-Station werden die Pakete dabei einfach durchgewinkt, ohne dass sie individuell betrachtet werden müssten. "Das Internet2-Konsortium entwickelt hier eine Technologie, die die Kommunikation zwischen einzelnen Knoten ermöglicht, einen passenden Weg findet und diesen dann aufbaut", sagt Andrew.

Die zentrale Idee liegt laut Summerhill darin, dass diese leitungsvermittelten Wege auf Wunsch, also "on Demand", konstruiert werden können, sodass die Teile des Datenstroms, die eine exzellente Dienstqualität benötigen, aus dem regulären Fluss aufsteigen können und so "stets oben schwimmen". Da die Daten im Netzwerk über Glasfaserkabel mit verschiedenen Lichtfrequenzen übertragen werden, kann ein DCN problemlos mit regulären IP-Daten koexistieren. Neue Kabel wären also nicht notwendig. Laut Summerhill arbeitet das Internet2-Konsortium bereits an softwarebasierten Lösungen, die in bestehende Netzwerkhardware integriert werden könnten, um diese verschiedenen Datenströme kontrollieren und auf Wunsch leitungsvermittelte Verbindungen aufbauen zu können.

Zu den geplanten Anwendungen des Internet2-DCN gehört die Übermittelung von Daten aus dem Beschleuniger des Kernforschungszentrums CERN in Genf, der im Frühling fertiggestellt werden soll. So könnten Forschungseinrichtungen in der ganzen Welt Daten miteinander teilen. In einem Versuch wurde bereits eine Direktverbindung zwischen dem CERN und der University of Nebraska realisiert. In Zukunft erwarten die Internet2-Forscher aber auch eine Kommerzialisierung ihrer Technologie. "Denken Sie nur an ein Netz, das die Möglichkeit Hunderttausender HD-Kanäle und On-Demand-Videodienste bieten würde", meint Summerhill. Auch in der Wirtschaft seien Netze mit hoher Bandbreite bei gleichzeitig hoher Dienstequalität gefragt, wie dies schon jetzt bei universitären Anwendungen der Fall sei. "Die Methoden, ein solches Netzwerk zu unterstützen, werden noch untersucht." Da das Internet2-Konsortium mit kommerziellen Partnern zusammenarbeitet, ist eine Migration in kommerzielle Netze durchaus schnell vorstellbar.

Clive Davenhall, der bereits an Software für leitungsvermittelte Forschungsnetze in Großbritannien gearbeitet hat und als Ingenieur am "National e-Science Centre" in Edinburgh eingesetzt ist, das die wissenschaftliche Zusammenarbeit über das Internet befördern soll, ist sich allerdings nicht sicher, ob sich die Technologie durchsetzen kann. Über DCNs werde bereits seit Langem diskutiert, doch im kommerziellen Internet, das weniger kontrolliert ablaufe als Forschungsnetze, habe der Ansatz bislang kaum Freunde gehabt. "Sobald ein Durchschnittsnutzer die Möglichkeit bekommt, sich auf Wunsch Leitungen zuteilen zu lassen, könnte er die Nutzungserfahrung anderer User beeinträchtigen, weil er zu viel Bandbreite anzieht."

Dementsprechend ist die Technologie noch in einer frühen Phase. Das gibt auch Summerhill zu: "Da muss sich noch einiges entwickeln." Es habe aber auch eine Zeit gegeben, in der das Internet-Protokoll als "Fehlbesetzung" für kommerzielle Anwendungen gesehen wurde.

Am Feldversuch mit eigenen DCNs nehmen laut Internet2-Sprecherin Lauren Rotman derzeit vier Universitäten in vier regionalen Netzwerken teil. In diesen bereits angeschlossenen Regionen sei es aber leicht, zusätzliche Hochschulen anzubinden. Bis 2009 soll die Reichweite jedoch auch insgesamt deutlich ausgedehnt werden. (bsc)