All the best from our friend at the ICCLab!

Die Vernetzung verschiedenster Applikationen und Geräte, hohe Ansprüche an Erreichbarkeit, eine Vorstellung von absoluter Kontrolle, ununterbrochener Informationsfluss, Clouddienste sowie unzählige weitere Anwendungen haben die Anforderungen an Netzwerkstruktur und Provider in den letzten Jahren in neue Dimensionen gebracht. Der Auftrag an den Provider, Pakete von A nach B zu befördern ist zwar unverändert, doch wie sieht es aus, wenn eine Anwendung für die Übertragung den schnellsten Pfad benötigt, wenn plötzlich eine hohe Bandbreite gewünscht wird oder wenn eine redundante Verbindung aufgebaut werden möchte?

Bei diesen Fragen wird wohl schnell ersichtlich, dass es nicht mehr der Netzwerkadministrator ist, der die Anforderungen ans Netzwerk stellt, sondern die Anwendungen. Der Programmierer hätte gerne ein dynamisches Konstrukt, welches sich laufend an die Bedürfnisse des Benutzers anpassen lässt.

Software Defined Networking wird als die Lösung angesehen, wenn es um die Strukturierung und Verwaltung zukünftiger Datennetzwerke gehen soll. Die Stanford University beschäftigte sich bereits relativ früh mit dem Gedanken, Kontroll- und Datenschicht eines Netzwerks zu trennen und hat dafür ein erstes Grundkonzept erarbeitet. ONF (Open Networking Foundation) konkretisiert die SDN Architektur wie folgt: Direkt programmierbar, agil, zentral verwaltet, programmierte Konfiguration, offener Standard sowie Verkäufer unabhängig. Der Gedanke der Entkopplung ist bereits heute bei vielen Standard- Routern und Switchs umgesetzt, die beiden Schichten sind jedoch in demselben Gehäuse und fest konfiguriert. Die ONF definierte, dass bei SDN die Schichtenkopplung gelöst werden muss. Der Kontroller soll zentralisiert in einem Server untergebracht sein, sodass ein einzelner Server mehrere Switchs bedienen kann.

Abbildung 1 stellt ein einfaches Netzwerk mit 5 Switchs dar, sowie deren gleichwertigen Aufbau als SDN. Im Gegensatz zum konservativen Netzwerk werden im SDN die dezentralen Kontrollschichten und Applikationen im übergeordneten SDN Kontroller implementiert. Für die Kommunikation zwischen Kontroller und Switch wird eine neue Verbindung benötigt, hier dargestellt durch das „Open Flow Interface“. Dieses Interface verwaltet die Beziehungen zwischen den einzelnen Paketen und deren Weiterleitung im Netztwerk. Möchte nun Host A mit Host B kommunizieren, schaut der Switch bei Erhalt des ersten Datenpakets in seiner Flow Table nach, ob ein entsprechender Eintrag vorhanden ist. Existiert kein Eintrag, bzw. eine sogenannte Action, wird das Paket an den zentralen Kontroller weitergeleitet (Abbildung 2). Dieser hat nun die Aufgabe, den Pfad anhand des erhaltenen Pakets durch das Netzwerk zu konfigurieren. Nach einer erfolgreichen Konfiguration gibt es verschiedene Möglichkeiten, wer das erste Datenpaket auf die Reise durchs Netzwerk sendet.

Entweder der zentrale Kontroller, welcher das Paket zu Beginn erhalten hat, oder aber der erste Switch, welcher vom Kontroller eine entsprechende Action erhält, dass er das Paket nun senden kann.

Wie bereits erwähnt, ist der SDN Kontroller für die Konfiguration der Flow Table zuständig. Er hat dabei die Möglichkeit, anhand verschiedenster Kombinationen von Kriterien Aktionen zu erstellen. Vom einfachen Routing bis hin zu personalisierten Regeln die sich auf MAC-, IP-Adresse oder einen TCP Port beziehen, können hier Aktionen implementiert werden.

Host A nach Host B

• Das erste Datenpaket (1) wird direkt an den SDN Kontroller weitergeleitet, da die Flow Table im Switch noch keinen passenden Eintrag hat. Der Switch behält das Datenpaket, sodass der Kontroller zu einem späteren Zeitpunkt dessen Weiterleitung auslösen kann.

• Der Kontroller beginnt mit dem versenden der Konfigurations-pakete (2-5) an jene Switchs, welche im Pfad von A nach B enthalten sind.

• Nach der Switchkonfiguration sendet der Kontroller eine Nachricht an den ersten Switch mit der Action, dass das erste Datenpaket nun versendet werden kann.

Um das neue Paradigma SDN weiter zu erforschen, hat das InIT und InES – beides Institute der ZHAW – gemeinsam am 1. Januar 2014 mit einem Aufbauprogramm für Software Defined Networking begonnen. Das Projekt, dass über ein Jahr läuft, hat sich die folgenden 3 Schwerpunkte zum Ziel gesetzt:

• Aufbau eines Testbed um SDN Applikationen sowie SDN Komponenten zu testen
• Entwicklung von SDN Applikationen zu Demonstrationszwecken des Testbed
• Überprüfen und durchführen von Performancetests verfügbarer Netzwerkgeräten (physich und virtuell)

Pushing boundaries is what ICCLab is all about: while this has been largely restricted to the realm of Cloud Computing heretofore, new dimensions were opened up last weekend, when the team ventured south to the beautiful setting of the Contra Dam at Verzasca to do the 200m 007 bungee jump (featured in Goldeneye).

6 hardy souls were brave enough to take the leap – the rest of us just watched in a mix of awe, admiration, disbelief and horror.

TMB stepped up first – some would say he was nervous and just wanted to get it over with, but that is vehemently denied by the official sources. As you can see from the video, he realized just after he committed what he had really gotten himself in to!

TMB following in the steps of JHB.

Next up was Michael Erne, one of the bachelor’s students in the lab. This was Michael’s second time to jump, so he was cool as a cucumber, which tended to irk some of the others who were a little on edge about the whole proposition. Michael demonstrated his experience by performing a solid jump and said that unlike the first time – where nerves were a factor – he could just focus on enjoying the freefall.

Michael’s experience shows.

Micheal was followed by Patrick Real, who is responsible for financials in the group. As you would expect from someone who deals with money, he took a cool, calm and collected approach; business as usual. Indeed, so relaxed was Patrick in this situation that he seems to just collapse off the platform into the 200m drop.

Patrick is extremely relaxed!

Tea, who organized the event and has wanted to do it since she was knee high to a grasshopper stepped up next. Although it seemed as though there were some nerves when standing around waiting, the tone changed when she stepped up on the platform and made it look easy as she jumped off the ledge.

Tea does it with class.

In contrast, Oleksii was entirely relaxed beforehand but when he walked out onto the platform he got butterflies (which might not have been helped by everyone laughing at him). In true Oleksii style, he composed himself and delivered what was asked.

Oleksii gets some butterflies.

Sandro was something of a last minute addition to the brave troop. When he stepped up on the platform, he looked down curiously to the foot of the dam many times – we suspected his rational Swiss sensibilities were having difficulty understanding why he was jumping 200m secured by nothing but an elastic band. This was confirmed later when he declared with conviction that this was the stupidest thing he had ever done.

Sandro jumps with conviction.

A wonderful day filled with fun, emotion, emotional blackmail, great achievement, conquering fear in beautiful surroundings in beautiful weather. Big shout out to Tea for organizing.

The brave jumpers.

The entire gang who went (including Kiara!)

[Thanks to Bruno for helping with the video and image content.]

Bruno is an ICCLab intern who found ICCLab through the IAESTE program. He is completing his  Bachelor of Computer Science at Fundação Educacional do Município de Assis (FEMA) in Assis, Brazil and is particularly excited about how technology is growing so quickly and it has  become such an integral part of our daily lives, especially how it can change our behavior in this always connected world. While studying Bruno was also working as an intern at Universidade Estadual Paulista – UNESP helping to maintain their IT systems. During his internship he will work on energy monitoring in OpenStack and in particular understanding how energy consumption within the cloud stack can be disaggregated

.Bruno dunking!

When not working at ICCLab Bruno is interested in playing football  – he is Brazilian, after all! – practicing sports and seeing new places and meeting new people.