SINET6 sorgt für 400G und Ausfallsicherheit zur Unterstützung von Forschung und Bildung in Japan

Das akademische Informationsnetzwerk SINET, das vom japanischen National Institute of Informatics betrieben wird, unterstützt Forschung und Bildung im ganzen Land und darüber hinaus. SINET6, das im April 2022 in Betrieb genommen wurde, nutzt Lösungen von Juniper, um vier wichtige Ziele zu erreichen: 400G-Konnektivität, zusätzliche Points of Presence (POPs) und verbesserte Redundanz und Sicherheit im nationalen Netzwerk. 

Überblick


Unternehmen National Institute of Informatics
Branche Behörden und gemeinnützige Organisationen
Verwendete Produkte MX-SerieACX-SerieGemeinsame DDoS-Schutzlösung von Juniper und Corero
Region APAC
National Institute of Informatics – Bild
Kundenerfolge im Überblick

Modernisierung der Netzwerkinfrastruktur zur Unterstützung der japanischen Forschung und Bildung

Aufbau eines 400G-Netzwerks mit 70 Verbindungspunkten im ganzen Land

Kostengünstige Router-Redundanz am Verbindungspunkt

Verschärfte Maßnahmen gegen DDoS-Angriffe 

Die Herausforderung

Erfüllung der datenintensiven Forschungsbedürfnisse und Ausweitung der Rollen im Bildungssektor

Das Science Information Network (SINET, gegründet und betrieben vom National Institute of Informatics), ist ein Informations- und Kommunikationsnetzwerk, das im Zentrum der fortschrittlichen akademischen Informationsinfrastruktur Japans steht. SINET verfügt über Verbindungspunkte in ganz Japan und bietet ein hochmodernes Netzwerk, das von inländischen Universitäten und Forschungseinrichtungen genutzt wird. SINET verbindet Forschungsnetze in den Vereinigten Staaten, Europa und Asien und wird als Infrastruktur für internationale Spitzenforschungsprojekte genutzt.

Seit der ersten Version von SINET im Jahr 1992 erfolgte alle vier bis sechs Jahre eine Aktualisierung, um modernste Technologien und innovative Methoden einzubeziehen. Das seit 2016 in Betrieb befindliche SINET5 ist ein landesweites Hochgeschwindigkeitsnetzwerk mit 100 Gbit/s, das durch ein mehrschichtiges, redundantes Design eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet. Im Jahre 2019 wurde eine 400-Gbit/s-Verbindung zwischen Tokio und Osaka eingerichtet, außerdem wurden 100-Gbit/s-Verbindungen mit den Vereinigten Staaten, Europa und Asien geschaffen, um den Bedarf an Hochgeschwindigkeitsübertragungen von Forschungsdaten zu decken. SINET bietet nicht nur Netzwerkleitungen, sondern auch eine Vielzahl anderer Services, darunter Hochgeschwindigkeits-Internetverbindungen, Hochgeschwindigkeits-VPNs, On-Demand-Services und sichere mobile Services. Dies gewährleistet die Konnektivität zu großen Testzentren, Supercomputern und kommerziellen Cloud-Services in jeder Region und unterstützt gemeinsame Forschung und Fernunterricht.

„Obwohl sich die Bedeutung und die Rolle von SINET von Anfang an nicht wesentlich geändert hat, haben sich die Anforderungen an Forschungsdaten geändert. Die Datenmengen werden immer größer und der Bedarf an Datenanalysen steigt. Es ist möglich, dass die riesige Menge an Testdaten, die sich in der Vergangenheit angesammelt hat, wieder für neue Analysen und Forschungen genutzt wird“, sagte Takashi Kurimoto, Associate Professor in the Information Systems Architecture Science Research Division am National Institute of Informatics und Deputy Director of the Research and Development Center for Academic Networks. Kurimoto fuhr fort: „Seit der Halbzeit von SINET5 gibt es eine wachsende Bewegung zur Anwendung von SINET im Bildungsbereich, einschließlich Grund-, Mittel- und Oberschulen. Es wird erwartet, dass SINET eine zentrale Rolle in der GIGA-Schulinitiative und in der Society 5.0. spielen wird. SINET muss in mehr Bereichen als je zuvor eine aktive Rolle spielen.“

Als Reaktion auf diese Bedürfnisse hat das National Institute of Informatics SINET6 evaluiert und aufgebaut, um durch den Einsatz modernster Technologien wie der optischen 400G-Übertragung, des 5G-Mobilfunks und der Network Functions Virtualization (NFV) schnellere, mehr Bandbreite bietende und benutzerfreundlichere Services bereitzustellen. Der Betrieb in vollem Umfang von SINET 6 begann im April 2022.

National Institute of Informatics Challenge
Lösung

Ausdehnung der Reichweite und Ausfallsicherheit von SINET

SINET6 wurde in vier wesentlichen Punkten aufgerüstet: Einführung von 400 Gbit/s, erweiterte Verbindungspunkte, verbesserte Redundanz und verstärkte Sicherheit mit DDoS-Abwehr in Echtzeit.

Bei SINET5, das eine Kommunikation von 100 Gbit/s vorsah, gab es anfangs Schwierigkeiten bei der Implementation, da einige Aspekte der neuen Technologie zunächst nicht geläufig waren. Bei 400 Gbit/s handelt es sich um eine noch fortschrittlichere Technologie, die nur in begrenztem Umfang auf dem Markt vertreten ist, sodass es zunächst notwendig war, die detaillierten technischen Spezifikationen zu verstehen.

Einige Laboratorien und Observatorien in Japan wurden aufgrund der Art ihrer Forschung und der geografischen Gegebenheiten an abgelegenen Orten eröffnet. Mit SINET5 wurden in allen Präfekturen Verbindungspunkte aufgebaut, aber mit SINET6 wurde die Zahl der Verbindungspunkte um etwa das 1,5-fache auf 70 erhöht, was die Konnektivität verbessert. Ursprünglich wurde die Expansion mit L2-Switches evaluiert, aber es wurde festgestellt, dass selbst 100 Gbit/s für einige Forschungen und Geräte nicht ausreichen. Daraufhin wurde ein Vorschlag angenommen, alle mit den gleichen Spezifikationen auszustatten.

„Wir mussten ein Produkt auswählen, bei dem Kosteneffizienz und hohe Zuverlässigkeit im Vordergrund stehen und das gleichzeitig die Spitzentechnologie von 400G nutzt. Die Produkte von Juniper Networks zeichnen sich bei SINET5 durch hohe Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz aus und die neuesten Modelle sind mit 400 Gbit/s kompatibel. Aus diesen Gründen haben wir sie auch als wichtige Kandidaten für SINET6 in Betracht gezogen“, erklärte Kurimoto.

Bei SINET5 war an jedem Verbindungspunkt ein Router installiert. Das hatte zur Folge, dass bei Wartungsarbeiten usw. keine Services angeboten werden konnten. Anwendereinrichtungen, die ihre Netze nicht abschalten konnten, mussten Backup-Leitungen zu anderen SINET-Verbindungspunkten verlängern oder Backup-Leitungen an ein anderes Netzwerk als SINET anschließen. Um dieses Problem zu lösen, war die Installation von redundanten Geräten an den Verbindungspunkten eine wichtige Voraussetzung für SINET6. Die Installation von zwei Routern an jedem Verbindungspunkt wäre jedoch mit hohen Kosten verbunden, sodass eine effizientere Methode erforderlich war.

Das National Institute of Informatics richtete den Fokus auf PseudoWire Headend Termination (PWHT), eine neue Technologie von Juniper, um dieses Problem zu lösen.  Mit PWHT war es möglich, kleine Leitungsmultiplexer (ACX-Serie) anstelle von redundanten Routern (MX-Serie) zu installieren. Dies ermöglicht die Verbindung mit einem SINET-Router an einem anderen Verbindungspunkt. Die Verbindungsgeschwindigkeiten werden reduziert, aber die Konnektivität kann bei gleichzeitiger Kostenkontrolle aufrechterhalten werden.

Mit dem Ausbau der Leitungen und Services steigt der Wert von SINET als Forschungsnetzwerk, aber auch die Möglichkeit von Cyberangriffen nimmt zu. SINET6 verfügt über Ultra-Hochgeschwindigkeits-Internetverbindungsleitungen, sodass auch mit DDoS-Angriffen größeren Ausmaßes zu rechnen ist. Die Geschwindigkeiten der Anwenderverbindungsleitungen sind ebenfalls gestiegen, sodass die Auswirkungen von DDoS-Angriffen noch größer sind. Corero (derzeit TDD) von Juniper wird jetzt bei SINET6 als Technologie zur DDoS-Abwehr eingesetzt. Sie arbeitet mit der MX-Serie zusammen, um Angriffsverkehr mit hoher Geschwindigkeit, geringer Belastung und hoher Genauigkeit zu erkennen und zu verhindern.

National Institute of Informatics Solution
Ergebnis

Ausdehnung der Reichweite von Universitäten bis zu Grundschulen

Mit SINET6 hat das National Institute of Informatics ein stabiles und leistungsstarkes 400-Gbit/s-Netzwerk mit der MX-Serie im Core aufgebaut. Die Anzahl der Verbindungspunkte wurde erhöht und es wurde eine Umgebung geschaffen, die die Verbindungen von Universitäten und Forschungseinrichtungen in jeder Region noch einfacher macht als bisher.

Die Möglichkeit einer größeren Hardwareredundanz für Backup-Leitungen, die von vielen Anwendereinrichtungen bei SINET5 gefordert wurde, wird von Kurimoto als eine wichtige Errungenschaft angesehen. Redundante Hochleistungs-Router verbrauchen viele Ressourcen, darunter Strom und Installationsfläche, wodurch nicht sichtbare Effizienzgewinne erzielt werden konnten. In Vorbereitung auf die Zukunft steigen auch die Erwartungen an verstärkte DDoS-Gegenmaßnahmen.

Die Spezifikationen von SINET6, bei dem Spitzentechnologie zum Einsatz kommt, sind äußerst fortschrittlich. Bei den anfänglichen Erkundungen vertraten Kurimoto und andere die Ansicht, dass die Implementierung schwierig sein würde. Tatsächlich gab es Schwierigkeiten, aber Kurimoto erinnert sich: „Wir waren in der Lage, die Netzwerkumgebung durch die Zusammenarbeit mit verschiedenen Geschäftspartnern vollständig zu realisieren“, darunter Juniper Networks, das beim Aufbau und Betrieb von SINET5 half.

„Juniper Networks war von Anfang an in dieses Projekt involviert, und es fanden sehr intensive Gesprächsrunden statt. Juniper Networks hat dazu beigetragen, verschiedene Technologien und Methoden zu untersuchen und die Machbarkeit von SINET6 zu bewerten. Wir konnten mithilfe von Juniper Networks hochmoderne Technologie einführen und sind äußerst zufrieden“, betont Kurimoto.

Wie bereits in der Einleitung erwähnt, wird SINET6 für einen breiteren Forschungs- und Bildungsbereich als bisher in Betracht gezogen, und es wird erwartet, dass es seine Funktion als Netzwerkservice noch weiter ausbauen wird. Da die Zahl der Anwendereinrichtungen zunimmt und sich ihre Bedürfnisse diversifizieren, besteht die Notwendigkeit, die Effizienz der Abläufe zu steigern und sie zu automatisieren. Mit dem Blick nach vorne: Die Planung für die nächste Generation von SINET hat bereits begonnen.

National Institute of Informatics Outcome
„Durch die Zusammenarbeit mit verschiedenen Geschäftspartnern konnten wir die Netzwerkumgebung vollständig realisieren. Juniper war von Anfang an in dieses Projekt involviert, schlug verschiedene Technologien und Methoden vor, und wir konnten sehr eingehende Gesprächsrunden durchführen. Juniper Networks trug zur Untersuchung verschiedener Technologien und Methoden sowie zur Bewertung der Machbarkeit von SINET6 bei. Wir konnten mithilfe von Juniper Networks hochmoderne Technologie einführen und sind äußerst zufrieden.“
Takashi Kurimoto Associate Professor, Architectural Science, National Institute of Informatics, und Deputy Director, Academic Network Research und Development Center

Veröffentlicht im September 2022