Valopolkujen menestystarinoita
Tunniste Funetin Parhaat käytännöt-raportti Versio 1.0 Tila Valmis Päiväys 12.9.2012 Otsikko Valopolkujen menestystarinoita Työryhmä AccessFunet Laatijat Juha Hopia/CSC, Jani Savolainen/Kemi-Tornionlaakson koulutuskuntayhtymä Lappia, Erkki Vänskä/Itä-Suomen yliopisto (UEF), Jukka-Pekka Metsälammi/Satakunnan ammattikorkeakoulu (SAMK) Vastuutaho Juha Hopia/CSC Tyyppi Raportti Sisällysluettelo 1. Johdanto... 3 2. Käyttötarkoituksia valopoluille... 3 2.1 Tietoliikenneyhteistyö Lapin korkeakoulukonsernin piirissä... 3 2.2 Kuopion ja Joensuun yliopistojen yhdistyminen Itä-Suomen yliopistoksi... 4 2.3 SAMK:n kampusten yhdistäminen ja tietoliikenneyhteyksien varmentaminen... 4 3. Valopolun käyttöönotto... 5 3.1 Tietoliikenneyhteistyö Lapin korkeakoulukonsernin piirissä... 5 3.2 Kuopion ja Joensuun yliopistojen yhdistyminen Itä-Suomen yliopistoksi... 6 3.3 SAMK:n kampusten yhdistäminen ja tietoliikenneyhteyksien varmentaminen... 7 4. Mietteitä valopoluista ja tulevista tarpeista... 8 4.1 Tietoliikenneyhteistyö Lapin korkeakoulukonsernin piirissä... 8 4.2 Kuopion ja Joensuun yliopistojen yhdistyminen Itä-Suomen yliopistoksi... 9 4.3 SAMK:n kampusten yhdistäminen ja tietoliikenneyhteyksien varmentaminen... 9 5. Yhteenveto ja johtopäätöksiä... 9 Linkkejä... 10 Lyhenteet... 10 2
1. Johdanto Funet valopolku [1] on oma erillinen ruuhkaton tiedonsiirtokanava, joka voi olla Suomen sisäinen tai yltää tarvittaessa organisaatioiden välisenä yhteistyönä Eurooppaan tai muualle maailmaan. Kyseessä on erillisyhteys, joka mahdollistaa suuret yhteysnopeudet esimerkiksi jäsenorganisaation toimipisteiden yhdistämiseen ja maantieteellisesti hajautetun IT-infrastruktuurin rakentamiseen. Dokumentissa esitellään lyhyesti kolme erilaista valopolkujen menestystarinaa Funetjäsenorganisaatioiden kertomana ja heidän näkökulmastaan. Näistä valopolkuprojekteista kerrotaan taustat miksi ja mihin valopolkuja tarvittiin, käydään läpi teknistä toteutusta, kokemuksia prosessin eri vaiheista (suunnittelu, toteutus, käyttöönotto ja operatiivinen toiminta), johtopäätökset ja opit sekä valopolkujen tulevaisuuden näkymät jäsenorganisaatioiden kannalta. Lapin Yliopisto (LAY), Kemi-Tornionlaakson koulutuskuntayhtymä Lappia ja Rovaniemen koulutuskuntayhtymä (RKK) aloittivat tiiviin yhteistyön muun muassa yhteisten yksiköiden ja palvelualueiden muodossa ja [2] ja tämän seurauksena esiintyi tarve keskinäisille kampusten välisille yhteyksille (kolme kampusta kahdella paikkakunnalla), johon käytettiin ratkaisuna Funetin valopolkupalvelua [3]. Kuopion ja Joensuun yliopistot yhdistyivät Itä-Suomen yliopistoksi (UEF) [4] ja kaksi isoa kampusta kyseisillä paikkakunnilla sekä sivukampus Savonlinnassa yhdistettiin valopolkujen avulla. Funetin valopolkupalvelun avulla varmistettiin myös Satakunnan AMK:n (SAMK) [5] tietoliikenneyhteydet kahden eri paikkakunnan kampusten välillä. 2. Käyttötarkoituksia valopoluille 2.1 Tietoliikenneyhteistyö Lapin korkeakoulukonsernin piirissä Lapissa on vuodesta 2009 lähtien tehty Lapin korkeakoulukonsernin myötä yhteistyötä tietoliikenteen osalta Lapin yliopiston, Rovaniemen koulutuskuntayhtymän ja Kemi- Tornionlaakson koulutuskuntayhtymä Lappian kesken. Yhteistyön tarkoituksena on tarjota nopeat ja luotettavat tietoliikenneyhteydet oppilaitosten käytännön yhteistoimintaa ja yhteisesti toteutettavia palveluja (mm. aktiivihakemisto ja sähköposti) varten. Toimipisteitä yhteistyön osapuolilla on ympäri Lappia mutta suurimmat kampukset sijaitsevat Rovaniemellä, Kemissä ja Torniossa. Näihin kaupunkeihin on myös keskitetty tietoliikenteen solmupisteet ja palvelinsalit. Ensimmäiset yhteydet Rovaniemen ja Kemi-Tornion välille toteutettiin VPN-tunneleilla loppuvuodesta 2009. Vaikka VPN-tunnelit toimivatkin, todettiin ne pian vikaherkiksi ja hankaliksi ylläpidettäviksi varsinkin tilanteessa jossa verkkoympäristöihin tuli paljon muutoksia. Myös 3
yhteisesti toteutettavien palveluiden lisääntyessä VPN-tunneleiden suorituskykyä pidettiin mahdollisena ongelmalähteenä. Pohdittaessa vaihtoehtoja yhteyksien kehittämiseen nousi Funetin rakenteilla oleva DWDM-verkko esille parhaana vaihtoehtona. Valopolut päätettiin ottaa käyttöön heti uuden Funet-runkoverkon valmistuttua Kemiin ja Rovaniemelle. 2.2 Kuopion ja Joensuun yliopistojen yhdistyminen Itä-Suomen yliopistoksi Itä-Suomen yliopisto syntyi 2010 Joensuun ja Kuopion yliopistojen yhdistyessä. Yliopistolla on toimintaa Joensuun ja Kuopion pääkampusten lisäksi Savonlinnan sivukampuksella ja Mekrijärven tutkimusasemalla Ilomantsissa. Yliopistolla on verkossaan noin 5000 työasemaa. Palvelimet on sijoitettu pääosin Joensuuhun ja Kuopioon, mutta myös Savonlinnassa on palvelimia. Molempien yliopistojen Funet-liittymät [6] ovat edelleen käytössä pääkampuksilla. Savonlinna ja Mekrijärvi oli yhdistetty Joensuun pääkampukseen kaupallisen operaattorin 100 Mbit/s yhteydellä. Heti yliopistojen yhdistymisen alkutaipaleella ilmaantui tarve Joensuun ja Kuopion kampusten väliselle sisäverkkoyhteydelle. Funetin verkkopäivitys ja valopolut olivat tuolloin vasta tulossa, joten aluksi väliaikaisena ratkaisuna Itä-Suomen yliopistossa toteutettiin kapasiteetiltaan rajatumpi sisäverkon yhteys GRE-tunneloinnilla. 2.3 SAMK:n kampusten yhdistäminen ja tietoliikenneyhteyksien varmentaminen SAMK:lla on neljä kampusta Raumalla ja kolme Porissa sekä lisäksi Huittisissa ja Kankaanpäässä on toimipisteet. SAMK toteutti runkoverkkouudistuksen vuonna 2011, jossa runkoverkon kytkimet vaihdettiin Ciscosta Extremeen ja samalla otettiin käyttöön Funetin valopolkuja toimipisteiden yhdistämiseen. SAMK:n yhteys Porin ja Rauman välillä oli aiemmin toteutettu Turun yliopiston (UTU) koordinoimassa ja useamman organisaation käyttämässä kuituyhteydessä (yksi kuitu ja dedikoidut aallonpituudet). Sopimus kuidusta oli tehty kaupallisen operaattorin kanssa ja suuret kustannukset yhteydestä jakaantuivat organisaatioiden kesken. Käyttäjien poistuessa muiden kustannukset kasvoivat. 4
3. Valopolun käyttöönotto 3.1 Tietoliikenneyhteistyö Lapin korkeakoulukonsernin piirissä Ensimmäisiä valopolkuja otettiin käyttöön Funetin DWDM-verkon saavutettua Kemin alkukesästä 2010. Koulutuskuntayhtymä Lappiassa oltiin tekemässä verkon solmupisteen muuttoa Kemin keskustasta Kivikankaan kampukselle ja muuton yhteydessä päätettiin liittää Lappian Funet-yhteys valopolkua hyödyntäen Funetin uuteen reititinverkkoon. DWDM-verkon saavutettua Rovaniemen alettiin toteuttaa myös ensimmäistä valopolkua välille Kemi-Rovaniemi. Suurimman haasteen ensimmäisissä toteutuksissa aiheutti Kemin keskustassa sijaitsevan Funet DWDM-verkon liityntäpisteen ja Lappian Kivikankaan kampuksen välisen yhteyden toteuttaminen. Lappialla oli jo kyseisellä välillä vuokrakuitu käytössä toimipisteiden välisiä yhteyksiä varten mutta välille haluttiin myös toinen kuituyhteys yhteyksien kahdentamista varten. Funet neuvotteli tälle välille kuidun vuokralle kaupalliselta operaattorilta ja yhteyksien rakentamisen kanssa päästiin etenemään. Funetin DWDM-verkon liityntäpisteen ja Kivikankaan kampuksen välinen yhteys toteutettiin CWDM-tekniikalla. Funet toimitti yhteydelle tarvittavat CWDM-muxit ja yhteysväli saatiin rakennettua valmiiksi. Ensimmäinen valopolku otettiin käyttöön Lappian Kivikankaan kampukselta Kemin keskustassa sijaitsevan Funet DWDM-verkon liityntäpisteen kautta Oulussa sijaitsevalle Funetin reitittimelle kesä- heinäkuun vaihteessa 2010. Itse yhteyden käyttöönotto sujui ongelmitta, optisia tehotasoja kuitenkin säädettiin vielä myöhemmin asentamalla kuituihin vaimentimia. Hyvin pian tämän jälkeen alettiin toteuttaa myös ensimmäistä Kemi-Rovaniemi valopolkua. Kemissä oli jo valmiina CWDM-yhteys Funetin DWDM-verkon liityntäpisteestä Lappian Kiveliönkankaan kampukselle. Rovaniemellä Funetin DWDM-laitteisto sijaitsi jo valmiina yliopiston kampuksella joten siellä ei ollut tarvetta lisäyhteyksien rakentamiselle. Valopolku Kemi- Rovaniemi välille saatiin toimintaan ilman suurempia ongelmia elokuussa 2010. Valopolkua pidettiin koekäytössä alkuvuoteen 2011 saakka kunnes Funetin DWDM-verkon laajennettua saatiin toteutettua Kemi-Rovaniemi välille kahdennus Oulun ja Kajaanin kautta. Vuoden vaihteessa myös Lapin yliopisto ja Rovaniemen koulutuskuntayhtymä yhdistivät verkkonsa. Rovaniemen koulutuskuntayhtymän ja Lapin yliopiston väliset kahdennetut yhteydet toteutettiin CWDMtekniikalla. Myös tässä tapauksessa Funet oli mukana vuokrakuidun hankinnassa. Kahdennuksen valmistuttua Kemi-Rovaniemi välillä käytössä olleet VPN-tunnelit poistuivat käytöstä ja Kemi- Rovaniemi välinen liikenne siirtyi kahdennettujen valopolkujen päälle maaliskuussa 2011. Ensimmäisten valopolkujen käyttöönotosta saatujen hyvien kokemusten pohjalta oli helppo lähteä ottamaan käyttöön lisää valopolkuyhteyksiä varsinkin kun haasteellisimmaksi koettu Kemin keskustan ja Kivikankaan välinen yhteys oli valmis ja kyseisellä välillä oli CWDM-aallonpituuksia vapaana käytettäväksi. Koulutuskuntayhtymä Lappiassa on toteutettu Kemi-Tornio välisen yhteyden kahdentaminen valopolulla CWDM-tekniikkaa hyödyntäen. Funet oli yhteyden rakentamisessa mukana neuvottelemalla vuokrakuidun kyseiselle välille ja toimittamalla tarvittavat CWDM-muxit. Lapin yliopiston ja Rovaniemen koulutuskuntayhtymän verkosta on myös toteutettu 5
yhteys Sodankylään valopolkuja hyödyntäen. Yhteistyötä sopivan kuitureitin löytämiseen tehtiin muun muassa Sodankylän kunnan kanssa. Edellisten lisäksi on valopolkuja hyödyntäen toteutettu sekä Rovaniemen (Lapin yliopisto ja Rovaniemen koulutuskuntayhtymä) että koulutuskuntayhtymä Lappian Funet-liittymien kahdennus. Tekniikan tultua tutuksi on sekä Rovaniemellä että Kemi-Torniossa toteutettu muun muassa toimipisteiden välisten yhteyksien kahdennuksia CWDM-tekniikkaa hyödyntäen. Kuva 1. Lapin korkeakoulukonsernin käytössä olevat valopolut. 3.2 Kuopion ja Joensuun yliopistojen yhdistyminen Itä-Suomen yliopistoksi Funetin verkkopäivityksen valmistuttua syyskuussa 2010 Itä-Suomen yliopistossa käyttöönotettiin ensimmäinen 1Gbit/s valopolku Joensuun ja Kuopion välille. Valopolku määriteltiin Funetin DWDM-laitteisiin ja kuidut liitettiin Joensuussa ja Kuopiossa kampusten runkolaitteista DWDMlaitteisiin. Itä-Suomen-yliopisto teki kampusten runkolaitteiden portteihin tarvittavat asetukset ja yhteys toimi heti ongelmitta. Itä-Suomen yliopiston kannalta yhteyden kytkeminen vastasi tilannetta, jossa kampusten runkolaitteet on kytketty valokuidulla suoraan toisiinsa. Kapasiteettitarpeen kasvaessa välille lisättiin myöhemmin toinen 1 Gbit/s valopolku ja valopolut yhdistettiin yhdeksi siirtotieksi kampusten runkolaitteiden LACP-protokollaa käyttäen. Funetin DWDM-verkon laajenemisen myötä tuli mahdollisuus liittää myös Savonlinnan sivukampus (n. 500 työasemaa verkossa) valopolkuyhteydelle ja 1 Gbit/s valopolku Joensuu- Savonlinna välille otettiinkin käyttöön maaliskuussa 2012. Joensuun ja Savonlinnan välisen yhteyden varmennus on 6
toteutettu optisesti. Yhteyden katketessa tapahtuu uudelleenreititys automaattisesti toiselle reitille Savonlinnasta Funetin runkoverkossa (katso kuva 2). Aluksi Itä-Suomen yliopiston suunnitelmana oli vain yhdistää kampusten runkolaitteet valopoluilla yliopiston sisäisen reitityksen tarvitsemien yhteyksien rakentamiseksi. Itä-Suomen yliopisto on jatkossa luopumassa toisesta Funet-liittymästä, ja sisäverkossa on muutenkin yhdistetty ja yhtenäistetty palveluita ja toimintoja. Tämä loi alkuperäisen suunnitelman lisäksi tarpeen myös kytkentäisten 2-tason verkkojen levittämisestä valopolkujen yli. Ensimmäisenä laajennettiin DMZalueen VLAN Kuopiosta Joensuuhun ja testaus toteutettiin yhdellä palvelimella Joensuussa. 2-tason verkkojen käyttöä on onnistuneen testin jälkeen laajennettu muun muassa palvelinten hallintaverkon ja langattomien vierailijaverkkojen levittämisellä valopolkujen yli. Osa verkoista toimii kahdella, osa kaikilla kolmella kampuksella. Kuva 2. Itä-Suomen yliopistolla käytössä olevat valopolut. 3.3 SAMK:n kampusten yhdistäminen ja tietoliikenneyhteyksien varmentaminen Runkoverkkouudistuksen yhteydessä rakennettiin vikasietoiset yhteydet Porin toimipisteiden ja Porin ja Rauman kampusten välille (layer 2). Reititys tapahtuu yhdessä pisteessä Porissa ja kriittinen yhteys on välillä Pori-Rauma. Vikasietoisuus edellyttää valokuitulenkkejä Porissa ja Raumalla sekä Porissa SAMK:n verkkolaitteiden sijoittamista laitetilaan, jossa liityttiin Funetin valopolkulaitteistoon. 7
Funet uudisti sopivassa ajankohdassa valopolkuverkkoaan ja myös Raumalle toteutettiin Funet valopolkunoodi. Valopolut olivat kilpailukykyisiä ja ne mahdollistivat vikasietoisuuden Porin ja Rauman väliselle kriittiselle yhteydelle. SAMK varasi Funetilta Pori-Rauma välille kaksi kappaletta valopolkuja ja yhteydet rakennettiin yhteistyössä yhdessä sovitulla aikataululla vanhan yhteyden rinnalle, jonka irtisanomisen jälkeen yliheitto Funetin valopoluille sujuikin ongelmitta. Tämä vaati Raumalla kuituyhteyksien muutostöitä, joita teki SAMK:n yhteyksien operaattori Raumalla. Fyysinen yliheitto toteutettiin erillisenä työnä. Kuva 3. SAMKilla käytössä olevat valopolut. 4. Mietteitä valopoluista ja tulevista tarpeista 4.1 Tietoliikenneyhteistyö Lapin korkeakoulukonsernin piirissä Yleisesti ottaen valopolkujen käyttöönotto on sujunut hyvin ja ilman suurempia ongelmia. Haastavinta on ollut vuokrakuitujen saaminen paikallisille yhteyksille, mutta Funet on auttanut neuvottelemalla kaupallisilta operaattoreilta vuokrakuituja käyttöön. Funet on tukenut myös teknisissä asioissa. Näillä seikoilla on ollut suuri merkitys, kun on oltu Funet-jänenille uuden tekniikan kanssa tekemisissä. Kuituvaimentimia on jouduttu asentamaan jonkin verran, mutta muuten valopolut on saatu käyttöön melkeinpä vain kytkemällä. 8
Valopolkuyhteydet ovat toimineet käyttöönoton jälkeen varmasti. Ainoastaan kerran ovat varmennetut yhteydet olleet lyhyen aikaa poikki ja tällöin syynä oli Kemissä pieleen menneen sähkökeskuksen huoltotyö. Huollon yhteydessä Funetin molemmat varmennetut sähkönsyötöt katkesivat, jolloin tasasuuntaajalaitteistot jäivät ilman sähköä aiheuttaen koko Kemin DWDMlaitteiston sammumisen. Toiveena on yhteistyössä Funetin kanssa kehittää yhteyksiä niin, ettei vastaavaa katkoa pääse uudelleen tapahtumaan. Valopolkuihin on oltu tyytyväisiä ja niitä pidetään kustannustehokkaana ja varmana vaihtoehtona myös tulevaisuudessa tietoliikenneyhteyksiä toteutettaessa. Myös muutosten toteuttaminen jo olemassa olevaan ympäristöön on tapahtunut ongelmitta hyvässä yhteistyössä Funetin henkilöstön kanssa. 4.2 Kuopion ja Joensuun yliopistojen yhdistyminen Itä-Suomen yliopistoksi Tulevaisuudessa Itä-Suomen yliopisto siirtynee yhteen 10 Gbit/s valopolkuun välillä Joensuu- Kuopio, mutta tämä vaatii kampusten runkolaitteiden päivityksen. Funetin valopolut ovat tarjonneet Itä-Suomen yliopistolle helpon tavan liittää yhteen kampusten verkot tavalla joka sopii heidän tarpeisiinsa. Etuina ovat olleet yhteyden nopeus, edullisuus, toimintavarmuus ja käytön helppous. 4.3 SAMK:n kampusten yhdistäminen ja tietoliikenneyhteyksien varmentaminen Funetin valopolut ovat osoittautuneet luotettaviksi ja niiden käyttöä on tarkoitus jatkaa SAMK:ssa myös tulevaisuudessa. Hyvissä ajoin saapuvat ilmoitukset valopolkujen ylläpitotöistä nähdään tärkeäksi asiaksi ja toimintaan on oltu tyytyväisiä. BGP-reitityksen käyttö tulevaisuudessa kiinnostaa SAMK:ia. Tällöin reititykseen saataisiin vikasietoisuutta ja manuaalinen määrittelytyö vähenisi mahdollisten kuitukatkojen yhteydessä. 5. Yhteenveto ja johtopäätöksiä Funet-jäsenorganisaatioiden kokemusten pohjalta voidaan todeta, etteivät erilaiset VPN- tai muut tunnelointiratkaisut ole olleet hyvä ratkaisu korkeakouluympäristössä järeiden kapasiteettia vaativien yhteyksien toteuttamiseen. Valopolut sopivat erinomaisesti kampusten ja toimipisteiden sekä konesalien yhdistämiseen maantieteellistä sijannista välittämättä. Funetin jäsenorganisaatiot hyödyntävät valopolkuja myös organisaatioiden välisiin yhteyksiin esim. eri oppilaitosten välillä. Valopolkujen kautta on mahdollista levittää L2-tason verkkoa kampusten välillä. Esimerkiksi hallintaverkkoja ja langattomia vierailijaverkkoja levitetään valopolkuja pitkin toisille kampuksille. Valopolut koetaan lisäksi oivalliseksi ratkaisuksi tietoliikenneyhteyksien varmentamiseen ja vikasietoisen verkon toteuttamiseen. Osassa Funet-verkkoa on käytössä uutena tekniikkana ns. 9
optinen varmennus. Tämä tarkoittaa sitä, että DWDM-laitteiden välinen valopolku reitittyy automaattisesti eri reitille mutta samojen laitteiden välille jos alkuperäinen reitti katkeaa. Tämä tekniikka on hyvä lisäominaisuus kun halutaan varmistettuja yhteyksiä. Paras mahdollinen varmennus saadaan reitittimien kahdentamisella ja BGP-reitityksellä. Funet-jäsenorganisaation reititys voidaan hoitaa jäsenorganisaation toimesta tai se voidaan sisällyttää Funetreunareitinpalveluun, jolloin Funet huolehtii siitä. Funet-liittymien kahdentamiseen käytetään usein valopolkutekniikkaa. Yleisesti Funetin valopolkupalvelu nähdään kilpailukykyisenä, kustannustehokkaana ja luotettavana tapana toteuttaa suuria nopeuksia vaativia ruuhkattomia tietoliikenneyhteyksiä. Valopolkujen toimitusprosessin ja operatiiviseen toiminnan sujuvuus on erityisen tärkeää. Myös tekninen tukitoiminta koetaan oleelliseksi osaksi valopolkupalvelua. Valopolut nähdään ratkaisuna, johon Funet-jäsenorganisaatiot tulevat myös jatkossa panostamaan. 10Gbit/s valopoluille nähdään tarvetta lisääntyneen käytön myötä ja näissä tapauksissa jäsenorganisaatioiden on myös hyvä huomioida sisäverkon mahdolliset päivitystarpeet. Jatkossa toivotaan enemmän automatisointia määrittelytyöhön (konfigurointiin) mahdollisissa kuitukatkoksissa, joiden vaikutukset on erittäin tärkeä pystyä ajallisesti minimoimaan. Linkkejä [1] Funet valopolku, http://www.csc.fi/hallinto/funet/esitteet Funet valopolut tekninen esite (pdftiedosto) [2] Lapin korkeakoulukonserni, http://www.luc.fi/ [3] Funetin valopolkupalvelu, http://www.csc.fi/hallinto/funet/esitteet Funet valopolut esite (pdftiedosto) [4] Itä-Suomen yliopisto, http://www.uef.fi/ [5] Satakunnan ammattikorkeakoulu, http://www.samk.fi/ [6] Funet-liittymä, http://www.csc.fi/hallinto/funet/palvelut/yhteydet Lyhenteet AMK BGP ammattikorkeakoulu border dateway protocol 10
CWDM DWDM DMZ GRE LACP LAY SAMK UEF UTU VLAN VPN coarse wavelenght division multiplexing dense wavelenght division multiplexing demilitiarized zone generic routing encapsulation link aggregation protocol Lapin Yliopisto Satakunnan ammattikorkeakoulu University of Eastern Finland University of Turku virtual local area network virtual private network 11