Sichere und flexible Datenzentrums-Interkonnektivität
Datenzentren sind die wichtigsten Schaltzentralen für viele Internetanwendungen. Hier laufen geschäftliche und private Daten von Cloud-Diensten, sozialen Netzen oder Video-Chats zusammen, werden ausgewertet und weitergeleitet. Zukünftige Kommunikationsanwendungen für Industrie 4.0, Telemedizin oder autonomes Fahren sind jedoch auf eine viel schnellere Datenverarbeitung angewiesen und erzeugen ein größeres Datenvolumen. Der Transport dieser Daten zu den oft weit entfernten Datenzentren würde die Netze stark belasten und zu Verzögerungen führen, die z. B. bei der gegenseitigen Abstimmung autonomer Fahrzeuge nicht hinnehmbar wären. Um die Anforderungen zukünftiger Kommunikationsanwendungen zu erfüllen, erforschen und entwickeln in SENDATE Partner aus vier europäischen Ländern in fünf Projekten Technologien für eine Netzinfrastruktur, die die Vernetzung vieler kleiner Datenzentren zu einem flexiblen, leistungsstarken Ensemble ermöglicht. Neben einer schnelleren Reaktion und geringeren Netzlast können lokale Datenzentren auch sicherstellen, dass die Verarbeitung der Anwenderdaten den im internationalen Vergleich strengen deutschen oder europäischen Datenschutzregelungen unterliegt.
Das angestrebte Ensemble vieler kleiner Datenzentren stellt enorme Anforderungen an die Konnektivität und der Koordination der einzelnen Bausteine. Im Vorhaben SENDATE-Secure-DCI wird erforscht, wie mit Hilfe einer extensiven Nutzung optischer Technologien eine Verzehnfachung des Datendurchsatzes innerhalb und zwischen Datenzentren bei signifikanter Verringerung des Energiebedarfs erreicht werden kann. Dafür sollen Server in verschiedenen Datenzentren mittels eines neuen optischen Schalters direkt verbunden werden können und so elektrische Routingschritte überflüssig machen. Weiterhin wird eine neue Architektur zur Vernetzung von Datenzentren entwickelt. Sie soll eine schnelle, flexible und anwendungsorientierte Platzierung und Verarbeitung von Daten ermöglichen. Softwarebasierte Netzwerklösungen werden dabei eingesetzt, um eine optimale Abstimmung von Rechen-, Speicher- und Netzressourcen, die über verschiedene Datenzentren verteilt sind, zu realisieren.
Um ein Höchstmaß an Sicherheit zu gewährleisten, werden im Projekt Vorgehensweisen erforscht, um die Daten auf der optischen Übertragungsebene vor Abhörern abzusichern. Beispielsweise soll die zu übertragende Information über verschiedene Pfade aufgeteilt und erst beim Empfänger wieder zusammengefügt und entschlüsselt werden. Es werden zusätzlich praktikable Verschlüsselungsmethoden entwickelt, die im Gegensatz zu heute gängigen Verschlüsselungsmethoden auch Angriffen durch zukünftige Quantencomputer standhalten könnten.
Durch die innovative Architektur für eine extrem schnelle und flexible Verbindung und Vernetzung verteilter Datenzentren zu einem Ensemble wird die Basis für neue Cloud-Dienste sowie Industrie-4.0-Anwendungen geschaffen. Erst durch die neue Architektur können Applikationsszenarien realisiert werden, bei denen die Datenverarbeitung nah am Nutzer erfolgen muss, um extrem kurze Verzögerungen bei hoher Verfügbarkeit gewährleisten zu können. Dies ist beispielsweise künftig in der cloudgestützten Telemedizin notwendig, wenn mehrere verteilte Ärzteteams gemeinsam eine Operation durchführen. Dabei ist eine in Secure-DCI zu erforschende Absicherung der Datenübertragung auf der physikalischen Ebene notwendig, um die Vertraulichkeit bereits auf der Bitübertragungsschicht (sog. Physical Layer) zu garantieren.