Netze

Aller guten Dinge sind Drei

Das Hamburger Hochgeschwindigkeits-Rechnernetz (HHR)

Von Gerrit Henken

„Aller guten Dinge sind Drei“ – das sagte sich Prof. Kaiser (Direktor des Regionalen Rechenzentrums) Mitte 2005, als er zum dritten Male die Initiative zum Aufbau eines Hamburger Hochgeschwindigkeits-Rechnernetzes (HHR) ergriff. Nach 1991 und 1996 sollte erneut eine leistungsfähige und hochverfügbare Kommunikationsinfrastruktur für die Hamburger Hochschulen und Wissenschaftseinrichtungen geschaffen werden, um zum Einen die Kooperationsmöglichkeiten unter den beteiligten Einrichtungen zu verbessern und zum Anderen neue und innovative Anwendungen mit hohen Anforderungen an ein Kommunikationsnetz entwickeln und erproben zu können. Gleichzeitig sollte damit ein breitbandiger und kostengünstiger Zugang zum Internet realisiert werden.

Die beiden Vorgängernetze HHR I und HHR II boten die für die damalige Zeit beeindruckenden Übertragungsraten von 100 bzw. 622 Mbit/s (Megabits pro Sekunde) mit den inzwischen fast vergessenen Technologien FDDI und ATM. Das HHR der dritten Generation bietet heute Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s (Gigabit pro Sekunde): es ist damit eines der schnellsten Landesnetze Deutschlands.

Die Partner waren schnell ausgemacht, das Interesse war groß:

• Das Deutsche Elektronen Synchrotron (DESY),
• das Deutsche Klimarechenzentrum (DKRZ),
• die Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW),
• die Hochschule für bildende Künste (HFBK),
• die Hochschule für Musik und Theater (HfMT),
• die Technische Universität Hamburg-Harburg (TUHH) waren neben der
• Universität Hamburg (UHH)

die Beteiligten der ersten Stunde. Mit der Gründung wurde auch die HafenCity Universität (HCU) etwas später in den HHR III-Verbund aufgenommen.
Dieser Kreis sammelte die Anforderungen an eine neue Kommunikationsinfrastruktur und entwickelte daraus ein technisches wie auch betriebliches Konzept für das neue Netz. Als Technik sollten selbstverständlich Glasfasern (Lichtwellenleiter, LWL) eingesetzt werden, aber als sogenannte dark fiber. Damit wurde die Möglichkeit geschaffen, bei Bedarf auch neue Netztechniken einsetzen zu können, da der HHR III-Verbund somit exklusiv über die eingesetzten Glasfasern verfügen kann. Als Netztechnik konnte man sich schnell auf Ethernet festlegen – möglichst gleich in der 10Gbit/s-Variante. Auch ein Betreiber war schnell gefunden: der DFN-Verein (Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes), der ohnehin der Internet-Provider für alle beteiligten Hamburger Einrichtungen ist. Ein weiteres Argument für die Zusammenarbeit mit dem DFN-Verein ist der Standort des norddeutschen Knotenpunktes für das föderale Wissenschaftsnetz „X WiN“, der sich im Regionalen Rechenzentrum der Universität Hamburg befindet. Dadurch konnte ein (betrieblich) direkter Übergang zwischen dem HHR III und dem X-WiN realisiert werden, d.h. es waren keine weitere Glasfaserverbindung erforderlich und kein weiterer Betreiber einzubinden.

Deutlich aufwändiger und langwieriger gestaltete sich die Suche nach dark fiber-Anbietern. Hier ist kaum ein Telekommunikationsanbieter bereit, diesen „Rohstoff“ zur weiteren Veredelung den Hochschulen und Wissenschaftseinrichtungen anzubieten. Ende 2005 war es dann aber so weit: dataport bot im Rahmen eines Projektes dark fiber an, die sternförmig von den o.g. Einrichtungen zum RRZ geführt werden. Dabei handelt es sich um sogenannte „unmanaged“ Glasfaserstrecken, die nicht überwacht werden und für die keine Redundanz geschaltet wird. Die Vertragsverhandlungen und Festlegung vieler Details dauerten zwar bis August 2006, aber dann konnte der Auftrag an dataport erteilt werden. Eine Ausnahme bildete lediglich die Verbindung zwischen dem DESY und dem RRZ: Hier konnte eine vorhandene Glasfaserstrecke der UHH genutzt werden.

Parallel hierzu wurde gemeinsam mit dem DFN-Verein das Betriebskonzept für das HHR III verfeinert und festgelegt. Mit Ausnahme des DKRZ und der HfMT wurden alle Partner über die angemieteten Glasfaserstrecken mit einer Bandbreite von 10 Gbit/s an den sogenannten HH Cluster-Router (HHR III-Knoten) angebunden und dieser wurde wiederum über eine 10 Gbit/s-Schnittstelle an das X-WiN angeschlossen.
Die Finanzierung der Glasfaserstrecken und der aktiven Komponenten konnten für alle Hochschuleinrichtungen mit großzügiger finanzieller Unterstützung der Behörde für Wissenschaft und Forschung (BWF) geplant und zum Jahresende 2006 initiiert und umgesetzt werden. Hier wurde auf eine homogene Ausstattung Wert gelegt, die im Problemfall die Lokalisierung und Beseitigung von Fehlern erleichtern soll: Alle Router sind vom Hersteller Cisco Systems und vom Typ Catalyst 6500. Die Inbetriebnahme der Glasfaserstrecken und der aktiven Komponenten erfolgte in den ersten Monaten 2007, lediglich einige abgesetzte Standorte oder „Zweigstellen“ der Hochschulen konnten bzw. können erst zu einem späteren Zeitpunkt angeschlossen werden.

Neben den o.g. Teilnehmern gibt es noch eine Reihe von Mitnutzern wie z.B. die Staats- und Universitätsbibliothek Hamburg Carl von Ossietzky (SUB), das Universitätskrankenhaus Eppendorf (UKE), das Bernhard-Nocht-Institut (BNI) und andere, die über die UHH den Internetzugang erhalten. Weitere Interessenten haben bereits angefragt, hierzu zählt z.B. die Helmut Schmidt Universität (HSU) und auch das Planetarium Hamburg.

Neben dem weiteren Ausbau des Netzes mit neuen Teilnehmern wird zurzeit ein Redundanzkonzept hinsichtlich der Netzanbindung erarbeitet und umgesetzt. Neben der redundanten Anbindung des HH-Cluster Routers an den zweiten Hamburger X-WiN Knoten am DESY (siehe obige Abbildung) sollen HAW, TUHH, HCU und HFBK – wenn technisch möglich – eine zweite Anbindung über eine Funkstrecke zum Geomatikum erhalten. Dazu werden Antennen auf dem Dach des Gebäudes platziert, die per Funk zusätzlich eine Verbindung zur jeweiligen Hochschule herstellen. Im Geomatikum befinden sich in der 20. Etage Netzkomponenten, die die verschiedenen Verbindungen zusammenschalten und über einen getrennten Anschluss in das X-WiN einspeisen. Dieses erfolgt jedoch nur im Störfall und natürlich vollautomatisch über das Routing Protokoll BGP. Dieses Verfahren wird vom DFN-Verein bereits an anderen Standorten praktiziert und soll auch hier zur Anwendung kommen. Damit kann auch im berühmten „Baggerstörfall“ eine weitere Kommunikation – wenn auch mit weniger Leistung – gewährleistet werden.