Sviluppo della rete informatica INAF

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1 Sviluppo della rete informatica INAF Mauro Nanni (IRA) - Responsabile Reti - Sistemi Informativi INAF Documento aggiornato al Gennaio 2008 La rete informatica dell'ente è l'infrastruttura che supporta i servizi telematici di base (posta elettronica, videoconferenze, accesso alle biblioteche elettroniche, aggiornamenti software, applicazioni amministrative, etc) e le attività di ricerca che richiedono trasferimenti di dati digitali quali Virtual Observatory, Grid, controllo remoto di strumenti, acquisizione dati osservativi, e- VLBI. Gran parte delle strutture INAF sono connesse direttamente alla rete nazionale della ricerca (GARR), e quindi alle dorsali europee (GEANT) con collegamenti che hanno tipicamente velocità di 2-4 Mbit/s. Tali velocità risultano adeguate per l'utilizzo dei servizi di base, ma sono nettamente insufficienti per attività di ricerca che richiedono bande di trasmissione dell'ordine di decine, centinaia e migliaia di Mbit/s. Si corre quindi il rischio di allestire risorse (archivi astronomici, cluster di calcolo) che non possono essere messe a disposizione di tutta la comunità INAF in modo adeguato, di non utilizzare nel modo più efficiente strumenti osservativi remoti e di essere quindi esclusi da progetti internazionali perché non in grado di condividere adeguatamente le risorse esistenti. Questo risulta particolarmente grave se si considera che l'europa e l'italia si trovano oggi a disporre delle migliori e più avanzate reti per la ricerca del mondo con dorsali da Gbit/s, cioè da a volte più veloci delle nostre bande di accesso. Nel prossimo triennio è quindi necessario da una parte sostentare la richiesta di ingresso dell INAF nel consorzium GARR al fine di partecipare attivamente allo sviluppo dell infrastruttura nazionale, e al contempo intervenire sui collegamenti che costituiscono l "ultimo miglio" per potenziare la connettività dell INAF verso il GARR. In questo puo risultare particolarmente vantaggiosa la partecipazione a reti di Campus e Metropolitane (MAN) ed uno stretto rapporto con le Università, gli Enti di Ricerca e gli Enti Locali al fine di condividere risorse per l accesso. Stato della rete La tabella A illustra lo stato attuale dei collegamenti ed i costi riferiti alle tariffe applicate dal GARR nell anno La prima colonna indica la sede collegata, segue quindi la velocita della banda di accesso in Mbit/s e la percentuale di banda utilizzata in un anno sul totale che sarebbe teoricamente disponibile impegnando la linea per 24 ore su 365 giorni. I costi di rete sono divisi in due voci distinte nella quarta e quinta colonna: Il Contributo Accesso GARR che si riferisce alle spese che il GARR sostiene per mantenere la dorsale nazionale ed i servizi. Fino ad oggi tale costo e stato ripartito tra i vari enti che utilizzano la rete in funzione della banda di accesso. Il Canone Circuito cioe la spesa che ogni nodo della rete deve sostenere per il circuito di collegamento al piu vicino accesso GARR. La cifra e girata direttamente al fornitore del servizio ( Telecom, Infostrada, Fastweb etc ) e dipende dal tipo di circuito ( CDN ATM, Fibra) e dalla lunghezza della tratta. Il Garr effettua periodiche gare per selezionare il miglior fornitore di circuiti.

2 Nel 2006 i costi di queste due voci su base annua erano rispettivamente di e Euro. Si noti che anche la voce Contributo Accesso e gravata del IVA al 20% non essendo INAF membro del consortium GARR. Va considerato che la tabella non comprende tutti i costi dei collegamenti di rete delle strutture INAF. Infatti l Universita di Bologna si fa carico del collegamento di Loiano e dell accesso al GARR per l Osservatorio, Il collegamento di Brera avviene su una linea condivisa con la Biblioteca di Brera di cui l Osservatorio paga direttamente una quota parte, ed il collegamento tra Asiago e l Osservatorio di Padova e sostenuto su fondi locali. La Regione Emilia-Romagna attraverso la rete regionale Lepida ha messo a disposizione un collegamento in fibra (ora a 1 Gbit/s) tra il radiotelescopio di Medicina ed il Nodo GARR di Bologna (40 Km). L Istituto Ifsi di Torino condivide la rete con l INFN. Inoltre gli Istituti che risiedono all Interno delle Aree di Ricerca utilizzano collegamenti che sono ancora in carico al CNR. Una valutazione delle spese per questi collegamenti effettuata nel 2003 assieme al servizio Servizio Reti e Telecomunicazioni del CNR aveva portato a stimare i costi totali in 630 KE di cui il 17%, pari a 115 KE, sarebbe stata la quota parte INAF. Il calcolo era stato fatto considerando la distribuzione del personale nelle differenti sedi. Questa analisi, che rientrava nella piu generale ripartizioni dei costi a seguito dello scorporo degli Istituti dal CNR non ha avuto seguito. A tuttoggi le reti CNR e INAF delle aree di ricerca sono condivise dal punto di vista fisico, ma individuabili e separate dal punto di vista logico e della sicurezza. Gli Istituti INAF partecipano alle spese locali di infrastruttura ed alla gestione attraverso la ripartizione dei costi su base condominiale. Nell area di Roma e mantenuta di una linea di back-up, a Bologna la gestione della rete di Area e affidato a personale che ora dipende dall INAF. Eventuali spese sono sostenute direttamente dalle strutture e non compaiono su capitoli centralizzati. A fronte di questo notevole impegno di fondi la maggioranza delle strutture INAF dispone di una banda di 2-4 Mbit/s che e ormai nettamente insufficiente per svolgere le normali attivita di ricerca, e sono preclusi servizi, quali il VoIP, che richiedono banda garantita. Questo si evince dalla terza colonna della tabella A, che riporta la percentuale di banda trasmissiva utilizzata nell anno. Per linee a bassa velocita ( 2-4 Mbit/s ) valori medi superiori al 15% stanno ad indicare che nelle ore lavorative esiste un grave intasamento delle linee. Linee guida del potenziamento In questi mesi, anche su sollecitazione del precedente CdA, sono stati fatti studi e valutazioni sulle possibili alternative alla rete GARR per il collegamento delle sedi INAF. Da questa analisi e emerso che, se si possono studiare soluzioni piu convenienti per risparmiare sulla voce Canone Circuiti le soluzioni globali offerte dagli operatori di telefonia non sono competitive in prestazioni, servizi e supporto nei collegamenti nazionali. Inoltre non possono competere con il GARR nell accesso alle reti internazionali della ricerca (GEANT, Internet2 ) che ospitano progetti di punta quali grid, e-vlbi, Lofar e Avo e a cui sono collegati strumenti e archivi astronomici remoti. In questo l esperienza americana dell e-vlbi e particolarmente illuminante: a fronte di esperimenti di correlazione in tempo reale a 512 Mbit/s realizzati nella rete della ricerca europea, i radiotelescopi statunitensi che si avvalgono di Internet Service Provider privati stanno operando in rete a Mbit/s.

3 Anche la richiesta sottoposta a Fastweb ( operatore consigliato da Consip ) per avere un progetto di collegamento ad alta velocita tra gli Osservatori Astronomici, e da questi al GARR non ha avuto seguito in quanto si faceva notare come molte delle nostre sedi sono in zone non raggiunte dalla loro fibra e quindi si doveva ricorrere comunque a costosi collegamenti offerti da altri operatori (tipicamente Telecom ). Il potenziamento della rete informatica dell INAF deve avere l obbiettivo di mettere a disposizione di tutte le strutture velocita di banda di almeno 100 Mbit/s entro il 2010 mantenendo i costi ad un livello sostenibile; per questo e necessario: Ridiscutere il piano tariffario basato sulla banda di accesso che il GARR ha applicato in questi anni, per adeguarlo alla diminuzione dei costi di cui stanno godendo i membri del consorzio e nel medio periodo andare a rivedere gli stessi criteri utilizzati per la ripartizione dei costi tra gli Enti. Contenere i costi dei circuiti di collegamento al GARR avvalendosi delle soluzioni che risultano piu economiche sede per sede. Queste possono essere: offerte da nuovi operatori locali, da sistemi di collegamento non convenzionali (laser e ponti radio), da convenzioni con Universita altri Enti per condividere i circuiti trasmessivi, dalla partecipazione a MAN. A seguito di incontri il GARR si e detto disponibile per il 2007 a rivedere al ribasso del 23 % gli attuali Contributi di accesso e a mantenere invariati i contributi delle singole sedi anche dove e previsto il potenziamenti. Nei prossimi anni il contributo INAF sara calcolato sulla banda garantita (BGA) del 2006 indipendentemente dalla effettiva banda di accesso che le strutture avranno a disposizione in futuro. In base a questi accordi la cifra richiesta per l accesso diventa di Euro nel 2007 contro i Euro del La proposta per il 2008 e diminuita ulteriormente a Euro. Il metodo di ripartizione dei costi in base alla banda di accesso cosi come espresso nel tariffario GARR dovra essere rivisto per adeguarlo alle nuove opportunita tecniche ed alle esigenze della ricerca. Nell INAF, a parte un traffico di fondo generato dai servizi standard ( mail, web, VoIP etc) quantificabile in alcuni (2-4) Mbit/s. per i progetti scientifici vi e oggi l esigenza di avere a disposizione una grande banda trasmissiva per periodi relativamente brevi. Gli accessi in fibra ottica spenta permettono di avere bande di accesso alla dorsale di 100 Mbit/s, 1 Gbit/s, 10 Gbit/s semplicemente cambiando gli apparati che illuminano la fibra, mentre i nuovi switch ottici di dorsale permettono di prenotare e definire su tempi scala di minuti percorsi privilegiati ad altissima velocita tra due nodi della rete su distanze continentali. Quindi e probabile ed auspicabile che la ripartizione dei costi non tenga piu solo conto delle bande di accesso, ma anche del traffico effettivamente trasferito. Tariffe a consumo sono sempre state evitate in passato perche non era prevedibile a priori il traffico prodotto e ci si sentiva esposti ad aumenti di costi dovuti a vorm e intrusioni che generano traffico illecito. La quantita di traffico generato oggi puo essere stimato su base annua ed eventuali eccessi dovuti a illeciti possono essere efficacemente tenuti sotto controllo con il monitoraggio che viene effettuato in tutte le sedi. Per quello che riguarda i costi dei circuiti di accesso le soluzioni vanno individuate caso per caso in funzione delle soluzioni tecniche effettivamente praticabili nelle differenti strutture. La partecipazione a consorzi e MAN sarebbe la soluzione piu opportuna, ma la maggioranza delle strutture INAF e lontana da sedi di altri enti. Soluzioni basate su ponti radio sono state studiate per le sedi piu lontane dai centri urbani (Torino, Merate ) ma manca la visibilita di un accesso

4 GARR che ne permetta l attivazione. Per Arcetri sembrano esservi le condizioni di visibilita per un ponte radio ma si sta valutando anche la possibilita di essere integrati nella rete universitaria. Gli Istituti INAF situati nelle Aree CNR hanno avuto a disposizione dei buoni collegamenti di rete; seppur condivisi con altri istituti questi hanno offerto migliori prestazione dei semplici collegamenti a 2 Mbit non condivisi con altre strutture.. In alcune Aree sono sorte tensioni tra i tecnici CNR e INAF in merito alla gestione dei servizi ed alle politiche di sicurezza. E anche se non si ritiene opportuno arrivare alla duplicazione dei collegamenti, come in alcuni casi e stato richiesto, e opportuno invece coordinarsi con il CNR per potenziare, dove necessario, la banda trasmissiva ed eventualmente studiare tecniche di divisione del flusso dei dati al fine di garantire una maggiore autonomia di gestione. Queste tecniche, che possono essere applicate ogniqualvolta vi sia condivisione di banda con Universita ed altri Enti possono richiedere investimenti in apparecchiature. Il progetto che oggi richiede una maggiore banda trasmissiva e l e-vlbi, cioe il collegamento delle antenne radioastonomiche via rete per effettuare interferometria in tempo reale. In questo caso, durante le osservazioni deve essere disponibile una banda di almeno 1 Gbit/s per antenna e si prevede di arrivare a una richiesta di 2.5 Gbit/s nel Questa e una banda di trasmissione molto ampia ma utilizzata solo per alcuni giorni al mese, e complessivamente i dati trasmessi sono di uno o due ordini di grandezza inferiori di quanto prevede di impegnare annualmente INFN con gli esperimenti LHC. Inoltre la prevedibilita delle osservazioni e-vlbi permettono di utilizzare sulle tratte nazionali ed internazionali ligh-path e tecniche di instradamento on demand. Mentre l antenna di Medicina e gia operativa nell e-vlbi, anche se su un collegamento provvisorio e SRT sara connessa attraverso il progetto Cosmolab non esistono ancora soluzioni certe per il collegamento in fibra di Noto. Occorre un forte coordinamento con INFN (Nemo project), Universita e Regione Sicilia per trovare una soluzione per il collegamento in fibra dell antenna, che altrimenti richiederebbe ingenti risorse ( 2-3 MEuro ). La disponibilita di 3 antenne in rete (eventualmente 4 con Matera) potrebbe permettere di realizzare un correlatore software per utilizzare le antenne anche in una rete interferometrica nazionale. In questo caso la sede del correlatore richiederebbe un accesso a 10Gbit/s. I collegamenti in fibra delle stazioni radioastronomiche permetterebbero di partecipare al Lofar ( banda richiesta almeno 3 Gbit/s ). Vengono di seguito illustrati gli interventi possibili e previsti per l anno 2008 e quelli prevedibili nel biennio

5 Interventi previsti anno 2008 Nel corso dell anno prevediamo di affrontate le situazioni piu critiche a cui sia tecnicamente possibile intervenire. Alcune di queste soluzioni sono state concordate con il GARR, mentre altre sono state proposte dalle strutture che hanno cercato soluzioni in sede locale. N Sede Velocita Note 1 Arcetri 100 Collegamento diretto al GARR / Universita 2 Merate (Brera) 100 Collegamento diretto al GARR 3 Monte Porzio 100 Collegamento diretto al GARR 4 Napoli 100 Collegamento diretto al GARR 5 Torino 100 Collegamento diretto al GARR 6 Padova 100 Su fibra dell universita di Padova 7 Padova Asiago 2 In carico all Universita 8 Trieste 1G Collegamento Man Garr OATs 9 Trieste 1 G Collegamento Man OATs - Basovizza 10 Roma centrale M.Porzio 8 Realizzazone collegamento su ponte radio e back_up via linea Garr 11 IRA Medicina 1G 10G Assestamento dark fiber per e-vlbi Per gli interventi 1 5 si prevede un incremento di spesa per i circuiti che passerebbe dagli attuali Euro a circa Euro piu un una tantum di E questo a fronte ad una banda che passa da 20 a 500 Mbit/s.. Per Arcetri e Napoli da valutare possibili integrazioni future sulle Man cittadine. Il collegamento di Padova e di Asiago verrebbe a costare globalmente circa /anno da assegnare in sede locale ( o da trasferire all Universita di Padova ). L INAF gia sosteneva per il circuito (GARR) di una spesa di Euro e di Euro erano sul bilancio OaPD. La MAN triestina dovrebbe essere attiva nei primi mesi del Sono previsti i collegamenti tra il GARR e l Osservatorio, e da questo e la succursale di Basovizza. I costi della manutenzione sono di Euro/anno contro gli attuali Euro/anno. Il ponte radio tra Roma Sede Centrale e Roma Monte Porzio e gia installato grazie all accordo con la ditta Dialcom e si e in attesa dei risultati dei test di collegamento che dovrebbero fare le due sedi. L intervento n. 11 riguarda il potenziamento del collegamento su di una fibra dark messa a disposizione dalla rete regionale Lepida. Gli apparati attivi per il passaggio da 1 Gbit/s a 10 Gbit/s sono finanziati dal progetto Express. Potrebbe essere richiesto un aumento della banda sul light-path transcontinentale da 1G a 2G. Si deve prevedere anche la sostituzione di alcuni dei router non piu adeguati. Moderni apparati con interfacce Ethernet in rame per velocita di Mbit/s costano circa Euro. Router dotati di interfacce ottiche per velocita di Mbit/s costano sui Euro. Nel corso del 2008 e previsto il collegamento a 100 Mbit/s dell di Milano.

6 Interventi previsti anni Risulta piu difficile prevedere i costi degli interventi nel biennio A fronte di una graduale diminuzione dei costi di accesso al GARR, e ai risparmi dovuti alla sostituzione dei circuiti con piu economici accessi basati sulle Man e da considerare che dovra essere completato il potenziamento di tutte le sedi ed entreranno in funzione nuovi collegamenti ad altissima banda. Inoltre e molto probabile che in questi anni saranno messi in evidenza i costi degli Istituti ospitati nelle Aree CNR, che a questo punto dovrebbero essere diventati circa la meta della cifra stimata nel N Sede Velocita Note 1 IRA-IASF 1G 10G Collegamento via MAN Lepida di Bologna Bologna 2 OA -Bologna 100 Rete Lepida via l Universita. 3 Cagliari 1G 10G Collegamento via Rete Regionale CyberSar 4 SRT e-vlbi 1G Collegamento via Rete Regionale CyberSar e light-path su Jive 5 Palermo Collegamento in tecnologia laser o radio 6 Teramo 34 Collegamento diretto al GARR 7 IASF-IFSI Roma Realizzazione back-up su M.Porzio,in sostituzione connessione FastWeb 8 Noto e-vlbi 1G Non e ancora definita una soluzione La Man di Bologna dovrebbe essere terminata a meta del L di Bologna disporra di una dark fiber verso il GARR. Per avere una banda di 10G e sufficiente acquisire gli opportuni apparati attivi. Anche l Universita di Bologna sfruttera collegamenti in fibra della MAN, in tale occasione l Osservatorio di Bologna potrebbe chiedere una maggiore ampiezza di banda. La Regione Sardegna si e impegnata a collegare in fibra ottica l Osservatorio di Cagliari ed il Radiotelescopio SRT ( 40 Km ). Anche questo intervento dovrebbe essere ultimato entro la prima meta del Nel corso del 2008 il GARR dovrebbe disporre di 2 nuovi collegamenti in fibra. Uno tra la Sardegna ed il continente ed un secondo tra la Sardegna e la Sicilia. Attualmente il GARR dispone di un collegamento per la Sardegna di 144 Mbit/s. La sede dell Osservatorio di Palermo e facilmente integrabile nella rete dell Universita. Vanno studiate le soluzioni tecniche piu opportune. L di Roma dispone di un collegamento primario a 100Mbit/s, e di un collegamento di back-up abbastanza costoso, pagato anche col contributo IASF e IFSI. Si puo offrire una alternativa piu economica alla linea di back-uo con un ponte radio su Monte Porzio, che potrebbe costituire anche un back-up per l Osservatorio. Si sta studiando una soluzione per il collegamento di Noto in collaborazione con l INFN (progetto Nemo) e l Universita di Siracusa.

7 Conclusione e Costi Con gli interventi indicati si aumenterebbe di due ordini di grandezza la banda disponibile per la maggioranza delle strutture INAF risolvendo le attuali congestioni e mettendo i ricercatori in grado di partecipare al meglio ai progetti scientifici che richiedono ingenti risorse di rete. Nel 2006 la banda disponibile totale per le strutture INAF e di 320 Mbit. ( 4 sedi con banda > 30 Mbit/s ) Costi 2008 Gli interventi previsti porterebbero ai seguenti costi per la rete informatica Costi 2008 Canone Accesso al GARR Canone Circuiti Una Tantum Circuiti Ligh-path e-vlbi Spese di rete sostenute in sede Locale Totale Canoni Investimenti Hardware Totale Investimenti Per un totale di banda disponibile di circa Mbit/s ( 9 sedi con banda > 30 Mbit/s ) Costi In un settore come la trasmissione dati e difficile stimare i costi del 2009 e 2010 in quanto potremmo assistere ad una drastica riduzione dei noleggi dei circuiti e al contempo potrebbero essere trovate, per alcune sedi, soluzioni di collegamento alternative. Vengono anche indicati i possibili costi per gli istituti ospitati in Aree Cnr che negli ultimi anni non sono stati reclamati. Quindi questa potrebbe essere una stima pessimistica ma comunque indicativa ` Costi Canone Accesso al GARR Canone Circuiti Ligh-path e-vlbi Spese di rete sostenute in sede Locale Contributo Aree CNR Totale Canoni Investimenti Hardware Totale Investimenti Totale banda disponibile circa Gbit/s ( 15 sedi com banda > 30 Mbit/s ) Nota: Nel calcolo della banda disponibile non sono conteggiate le connessioni a 1G e 10G richieste per e-vlbi.

8 Tabella A : Situazione e costi al 2006 reti INAF Sede Banda Mbit/s Percentuale di banda usata (su un anno) Contributo Accesso GARR Canone circuito/anno (IVA inclusa) Note INAF - Presidenza - Roma Oss. - Arcetri - IRA-FI Oss. - Bologna Oss - Bologna Loiano 2 1 Oss. - Capoterra (CA) Contributo Univ. Bo Oss. - Catania Oss. - Collurania (TE) Oss - Brera 10 3 Oss.- Brera - Merate (LC) Bib.Brera via Fastweb Oss. - Monte Porzio (RM) Oss. - Napoli Oss. - Padova Oss. - Padova - Asiago 2 Oss. - Palermo Su fondi locali Oss PD Oss. - Torino Oss. - Trieste IRA - IASF Bologna IRA - Medicina (BO) IRA - Medicina (BO) IRA - Noto (SR) IASF - Milano IFSI - IASF Roma IASF - Palermo IFSI - Torino 10 Medicina fibra e-vlbi Su rete INFN Totale

9 Tabella B : Situazione prevista al 2010 Sede Banda Mbit/s Anno dell'intervento Note INAF - Presidenza - Roma Oss. - Arcetri - IRA-FI Oss. - Bologna Oss - Bologna Loiano 2 Oss. - Capoterra (CA) Oss. - Catania 100 Oss. - Collurania (TE) Oss - Brera 10 Oss.- Brera - Merate (LC) Ponte Radio M.Porzio - backup via CDN Possibile inserimento rete universitaria Sviluppi Man Lepida // Navile Contributo Univ. Bo Cosmolab e Regione Rete scientifica Catania Sviluppi con Biblioteca Brera Oss. - Monte Porzio (RM) Oss. - Napoli Oss. - Padova Oss. - Padova - Asiago 2 Oss. - Palermo Possibile inserimento Man Napoli In carico Univ. Padova Oss. - Torino Oss. - Trieste Oss. - Trieste - Basovizza IRA - IASF Bologna IRA - Medicina (BO) + Lighpath IRA - Noto (SR) lightpath SRT - ( Ca ) lightpath IASF - Milano IFSI - IASF Roma IASF - Palermo 100 IFSI - Torino 10 MAN di Trieste MAN di Trieste Fibra x e-vlbi Fibra x e-vlbi Incerti sviluppi rete sicilia Fibra x e-vlbi Cosmolab e Regione - Backup su M.Porzio Su rete INFN