SURF.net nieuws

Tag: Nikhef

  • Pixelflut: Een weekend lang pingen op SURFnet Infinity

    Pixelflut: Een weekend lang pingen op SURFnet Infinity

    Deze blogpost is een samenwerking van Max Mudde, Edwin Verheul en Joachim Opdenakker.

    Netwerk stress-test 

    Bij een nieuw netwerk, en in het bijzonder een prachtige samenwerking met Nikhef voor het huisvesten van een van de core locaties, hoort natuurlijk een feestelijke opening, lees hierover meer op: https://www.surf.nl/nieuws/surf-brengt-hart-van-netwerk-terug-in-eigen-cooperatie

    Maar als techneut wil je natuurlijk ook de techniek voor zich laten spreken. In samenwerking met Nikhef en Studenten Net Twente kwamen we op het idee om “moeilijk” verkeer door het SURFnet Infinity netwerk te loodsen. Zo konden we mooie grafiekjes te tonen tijdens de ceremonie, en achteraf “voor de lol” dit als een leuk internet-event publiek open te stellen.

    Maar wat is nu “moeilijk” verkeer? Gigabits? Terabits? Alhoewel we een netwerk doorgaans bemeten aan de hand van bits per seconde, werkt een router niet met bits. Een router werkt met pakketjes. Elk pakketje, groot of klein, kost ongeveer evenveel werk: de router moet het ontvangen, de bestemming opzoeken, controleren of het pakketje door mag, counters bijwerken en het pakketje dan via de juiste poort doorsturen. Of dat pakketje nu 64 bytes of 1500 bytes is, maakt nauwelijks een verschil.

    Normaal internetverkeer is een mix tussen grote en kleine pakketjes. Daarvoor rekenen we doorgaans met het concept IMIX, oftewel Internet Mix. Dit is een standaardverdeling van het verkeer dat in de praktijk waar te nemen is op netwerken. Als je hier het gemiddelde van neemt, kom je uit op een gemiddelde pakketgrootte van 350 à 400 bytes. Een verbinding met een capaciteit van 400 Gigabit per seconde, vol met IMIX verkeer, betekent dat de router om en bij de 140 miljoen pakketjes per seconden moet verwerken. 

    Maar IMIX is natuurlijk niet genoeg, we willen tonen wat het netwerk kan. Enter: de pixelflut!

    Wat is een pixelflut? 

    Stel je een enorm digitaal schilderij voor waar iedereen op internet tegelijk op mag tekenen. Er is geen kwast of muis. Je tekent door berichtjes via het internet te sturen. Elk berichtje kleurt één pixel op het scherm. Het resultaat is live te volgen via een livestream. Dat is een pixelflut. Het idee komt uit de hackerscene en is een vaste attractie op hackerevenementen. 

    Het scherm is gedeeld, dus iedereen kan elkaars werk overschrijven. Wil je dat jouw tekening blijft staan, dan moet je je pixels steeds opnieuw sturen, en sneller dan alle andere “pingers”. Zo ontstaat een vrolijke, chaotische wedstrijd. Deelnemers schrijven slimme programma’s die zoveel mogelijk berichtjes per seconde versturen. Daarmee is een pixelflut ook een uitstekende stresstest voor een netwerk. 

    Wat is een ping? 

    Een ping-pakketje is zowat het kleinste pakketje dat er bestaat. Bij dit SNT Pingtest zit alle informatie verwerkt in het bestemmingsadres, dus de inhoud van het pakketje kan leeg blijven. Om diezelfde 400 Gigabit per seconde verbinding te vullen met dergelijke ping-pakketjes, zal de router zowat 600 miljoen pakketjes per seconden moeten verwerken. Voor hetzelfde volume, heeft de router dus 4.28 keer zoveel werk als bij een IMIX aan verkeer.

    Op een “gewone” pixelflut stuur je tekstopdrachten naar een server. De editie van afgelopen weekend, SNTPings van Studenten Net Twente, werkt anders: daar teken je met pings. 

    Een ping is het simpelste berichtje dat je op internet kunt sturen. Het werkt een beetje zoals roepen “Hallo, ben je daar?” in een donkere ruimte. Je computer stuurt een klein pakketje naar een adres. Bestaat dat adres en is het apparaat bereikbaar, dan komt er een antwoord terug. Netwerkbeheerders gebruiken ping al decennia om te testen of een computer of server bereikbaar is en hoe snel de verbinding is. Op vrijwel elke computer zit een ping-commando ingebouwd. 

    Hoe wordt een ping een gekleurde pixel? 

    De truc zit in het adres waar je de ping naartoe stuurt, niet in de inhoud van het pakketje. 

    Elk apparaat op internet heeft een IP-adres, te vergelijken met een postadres. De nieuwste versie, IPv6, heeft extreem lange adressen. Er zijn zoveel van dat er ruim genoeg is om informatie in het adres zelf te verstoppen. SNTPings maakt daar slim gebruik van. Een adres ziet er zo uit: 

    2001:610:5ea:221e:<X>:<Y>:<B><G>:<R><A>

    De getallen zijn hexadecimaal geschreven, een telwijze die computers graag gebruiken (met 0–9 en a–f). Een voorbeeld: met 

    ping6 2001:610:5ea:221e:0019:0019:00d1:ffff 

    kleur je de pixel op positie (25, 25) knalgeel, in de huisstijlkleur van SNT. 

    De ontvanger stuurt bij SNTPings géén antwoord terug. Hij leest alleen het adres waar de ping naartoe ging, haalt daar de positie en de kleur uit en kleurt de bijhhordende pixel op het canvas in. Eén ping is dus één pixel. Het scherm is 4K (3840 × 2160 pixels, ruim 8 miljoen pixels in totaal). Voor één complete afbeelding zijn dus miljoenen pings nodig, en die moet je blijven herhalen zolang anderen eroverheen tekenen. 

    Een weekend lang pingen op SURFnet Infinity 

    SNTPings werd georganiseerd ter ere van de lancering van SURFnet Infinity. Van vrijdag 9 oktober 18:00 uur tot en met zondag 11 oktober kon iedereen meedoen. Het was de grootste editie ooit. De ontvangende servers stonden bij Nikhef in Amsterdam. SURF en Nikhef leverden samen 10 × 400 Gbit/s aan verbindingen, en de ontvanger zelf kon tot 1,6 Tbit/s aan pings verwerken. Ter vergelijking: dat is duizenden keren meer dan een snelle glasvezelaansluiting thuis. 

    Achter de schermen gebeurde er veel: 

    • SURFnet infinity router: Al het verkeer kwam eerst binnen op de SURFnet infinity peering router een HPE/Juniper PTX10002-36QDD. 
    • Nikhef router: Dat verkeer werd doorgestuurd naar de Nokia 7750 bij Nikhef. 
    • Bewaking: een deel van het verkeer ging naar een bewakingssysteem. Daarmee kon SNT zien wie wat tekende en waar nodig ongepaste inhoud blokkeren. 
    • Eerlijk spel: wie extreem hard pingde, kreeg kunstmatig meer pakketverlies. Hoe harder je pingt, hoe groter het deel dat onderweg “verdwijnt”. Zo maakten ook deelnemers met een gewone thuisverbinding een eerlijke kans. 
    • Tekenen: de pings die wel doorkwamen, gingen naar de “schilder-server”, die ze op het canvas zette. 
    • Uitzenden: een aparte server zond het canvas live uit naar de rest van de wereld. 

    Statistieken 

    Zoals je op de schermafbeelding hieronder kan zien, bereikte de maximale pakketsnelheid in de vroege uren van zondag 11 oktober 2026 zijn hoogtepunt: maar liefst 2.14 miljard pakketjes per seconde. Deze grafiek geeft de 8x400G poorten weer die SURF samen met Nikhef aanlegde.

    Packet rate naar de Nikhef/SNT canvas servers.

    Resulteerde in de volgende bit-rate:

    Bit rate naar de Nikhef/SNT canvas servers.

    Voor het inkomende verkeer waren er verschillende paden ter beschikking gesteld, waaronder een aantal internet exchanges, transit providers, en natuurlijk ook het SURFnet Ininfity productie netwerk:

    Resultaat

    Het resultaat was een weekend vol pixelkunst, logo’s en vooral veel chaos. Het mooiste is terug te zien in de timelapse, die het weekend 200 keer versneld laat zien. Ondertussen bewees het nieuwe netwerk dat het zulke enorme hoeveelheden verkeer zonder problemen aankan. 

  • SURF netwerk blijft vernieuwen: intelligent, onafhankelijk en flexibel

    SURF netwerk blijft vernieuwen: intelligent, onafhankelijk en flexibel

    SURF bouwt aan een nieuwe generatie van het SURF-netwerk. Dit doen we met een nieuwe netwerkarchitectuur en de doorontwikkeling van de netwerkautomatisering stack naar een intelligent netwerk. Het netwerk is gebaseerd op open standaarden en de inkoop van netwerkapparatuur gaat via een intermediair.

    Digitale snelweg in Nederland

    Met het SURF-netwerk beschikt het Nederlandse onderwijs en onderzoek over een eigen autonome netwerkinfrastructuur. In lijn met onze publieke waarden bepalen we zelf de toegankelijkheid, keuzevrijheid en privacy op ons netwerk. Al sinds 1988 bouwen we op basis van deze uitganspunten aan deze eigen digitale snelweg, bedoeld voor onafhankelijk en betrouwbaar onderzoek en het delen van kennis.

    Het SURF-netwerk heeft verschillende kenmerken waarmee studenten, docenten en onderzoekers wereldwijd veilig, betrouwbaar en razendsnel kunnen samenwerken. Dat komt door de hoge continuïteit en betrouwbaarheid van het SURF-netwerk, dat simpelweg altijd beschikbaar moet zijn. Ook heeft het SURF-netwerk een hoge bandbreedte voor het verplaatsen van grote hoeveelheden data. De lage latency zorgt voor een minimale reistijd tussen versturen en ontvangen van gegevens binnen het netwerk. Bovendien zijn alle netwerkdiensten geïntegreerd met elkaar en werken we aan een goede integratie met andere SURF-diensten.

    Groei netwerkverkeer

    Al sinds het ontstaan van SURF groeit het internetverkeer jaarlijks met zo’n 29%. Bij onderzoeksprojecten ligt dit percentage soms nog hoger. Deze groei is één van de redenen waarom netwerktechnologie zich zo snel blijft ontwikkelen en waarom het SURF-netwerk elke 5 tot 8 jaar vernieuwd moet worden. De apparatuur veroudert snel en de vraag naar capaciteit blijft sterk toenemen.

    Nieuwe aanpak voor het SURF netwerk

    In 2024 zijn we gestart met het project voor de inrichting van een nieuwe generatie van het netwerk na SURFnet8. In eerdere generaties van het SURF-netwerk, van SURFnet1 tot SURFnet8, werd de architectuur sterk bepaald door de keuze van een leverancier van de netwerkapparatuur. Met de nieuwste generatie van het netwerk streeft SURF naar een leverancier van onafhankelijke architectuur. Op basis van open standaarden kunnen nieuwe technologieën worden toegepast op de plek waar het nodig is en kan het netwerk zich oneindig blijven doorontwikkelen. Vandaar ook dat deze nieuwe generatie niet SURFnet9 heet, maar SURFnet Infinity.

    Workflow Orchestrator

    De eerste stap voor deze nieuwe netwerkarchitectuur werd al gezet in 2018. Met de door SURF ontwikkelde Workflow Orchestrator op basis van open-sourcesoftware kunnen verschillende technologiedomeinen binnen het netwerk centraal aangestuurd worden. De Orchestrator zorgt ervoor dat taken in de juiste volgorde worden uitgevoerd en data correct wordt doorgegeven zodat bottlenecks worden voorkomen en betrouwbaarheid toeneemt. Hiermee is een solide basis gelegd voor de volgende stap: de verdere ontwikkeling naar een intelligent netwerk in SURFnet Infinity.

    Inkoop netwerkapparatuur via intermediair 

    De inkoop van netwerkapparatuur wordt georganiseerd via een intermediair. Op deze manier heeft SURF een grotere vrijheid voor het maken van technologiekeuzes en kunnen we bij de inkoop van netwerkapparatuur flexibeler en efficiënter inspelen op de netwerkbehoeften van onderwijs- en onderzoeksinstellingen, zonder gebonden te zijn aan één leverancier.

    Nieuwe netwerkarchitectuur SURFnet ∞

    In de nieuwe architectuur van het SURF-netwerk is een duidelijke hiërarchie en functiescheiding aangebracht tussen het transport van netwerkverkeer, het leveren van diensten aan eindgebruikers en de connectiviteit met het internet. Hiermee wordt capaciteitsmanagement gemakkelijker, wordt het netwerk voorspelbaarder, kunnen problemen makkelijker gedetecteerd en opgelost worden en kan het netwerk gerichter worden beveiligd. Ook wordt een belangrijk deel van het netwerkhart van een commercieel datacenter verhuisd naar het datacentrum van Nikhef. De 4 core locaties van het SURF-netwerk bevinden zich hiermee binnen de eigen coöperatie.

    De eerste apparatuur aangeschaft

    Na een uitgebreid selectieproces heeft SURF onlangs de apparatuur aangeschaft waarmee de nieuwe core- en borderfunctionaliteit kan worden gebouwd. Hiermee wordt direct de nieuwe architectuur van het SURF-netwerk verwezenlijkt.

    Voor de SURFnet Infinity netwerkinfrastructuur heeft SURF gekozen voor de Juniper PTX-serie, die nog krachtiger, compacter en energiezuiniger is dan de verouderde MX-serie die SURF gebruikt. Daarnaast werkt SURF samen met Salumanus als onafhankelijke leverancier van transceivers op basis van de OpenZR+-technologie. Deze combinatie maakt het mogelijk om routers rechtstreeks aan te sluiten op DWDM-infrastructuur, zonder gebruik van aparte optische apparatuur. Dit verlaagt niet alleen de kosten en het energieverbruik, maar vergroot ook de flexibiliteit en toekomstbestendigheid van het netwerk. Door te kiezen voor een onafhankelijke leverancier is de levensduur van de transceivers bovendien niet gekoppeld aan die van de routerhardware.

    Start doorontwikkeling SURFnet Infinity

    De doorontwikkeling van het SURF-netwerk begint met de vernieuwing van het hart van ons netwerk: de core en border routers. Samen met onze beheerpartner Quanza zijn we in de zomer van 2025 met de voorbereidingen gestart .

    Op 55 locaties door heel Nederland gaan we SURFnet8 apparatuur vervangen door nieuwe apparatuur. Het grootste deel van de aangesloten instellingen op het SURF-netwerk zal hier niets van merken. Voor de werkzaamheden nemen we rechtstreeks contact op met onze contactpersonen. Deze migratie loopt tot begin 2027. 

    Voor de internationale aansluitingen vervangen we in deze fase ook de NetherLight apparatuur en optimaliseren we onze Cross Border Fiber infrastructuur. In de jaren na 2027 plannen we de vervanging van de optische apparatuur die hoge capaciteit tussen netwerkcomponenten faciliteert, en ook de accesslaag waarop alle instellingen zijn aangesloten. 

    Meer weten over SURFnet Infinity?

    Volg dit project op deze pagina.  
    Ook op het netwerkdashboard plaatsen we regelmatig projectupdates.  
    Ben je netwerkspecialist? Schrijf je dan in voor de updates over het project SURF-netwerk Infinity.  

  • SURF en Nikhef ronden test van meerdere 1T paden met Ciena’s WaveLogic technologie af voor wetenschappelijk onderzoek tussen Amsterdam en Genève

    SURF en Nikhef ronden test van meerdere 1T paden met Ciena’s WaveLogic technologie af voor wetenschappelijk onderzoek tussen Amsterdam en Genève

    SURF, Nikhef en Ciena hebben met succes meerdere 1 Terabit/s paden over glasvezel getest tussen SURF en Nikhef in Amsterdam en CERN in Genève. De test, met Ciena’s WaveLogic  6 Extreme als krachtbron, toont aan dat technologische innovaties de bandbreedte van bestaande infrastructuur aanzienlijk kunnen vergroten.

    Een vergelijkbare ontwikkeling zagen we eerder bij koperverbindingen. Waar aanvankelijk slechts 2,4 kilobit/s mogelijk was via een klassieke telefoonverbinding, brachten verbeterde coderingstechnieken dit naar wel 50 megabits (VDSL) per seconde via diezelfde infrastructuur. Wij zien dezelfde trend bij glasvezeltechnologie.

    Voor SURF is deze toename in capaciteit van groot belang. De wetenschappers die SURF ondersteunt kunnen steeds nauwkeuriger te meten, wat leidt tot explosieve groei in de hoeveelheid meetgegevens dat SURF moet transporteren. Een voorbeeld hiervan is de grote deeltjesversneller van CERN die in de komende jaren uitgebouwd gaat worden naar nog grotere precisie (https://home.cern/science/accelerators/high-luminosity-lhc).

    SURF en Nikhef beheren samen een zogenaamde Tier-1 site voor opslag en verwerking van deze meetgegevens. Hiervoor is een speciaal glasvezelpad van 1648 kilometer opgezet tussen Genève en Amsterdam. Dit traject zal in de nabije toekomst veel meer data moeten transporteren. Het pad vormt echter een technische uitdaging, onder andere vanwege de lange afstand, levensduur, fibertype, en het aantal kleine deeltrajecten waaruit het traject is opgebouwd.

    Vendoren van glasvezelapparatuur komen continu met verbeteringen zoals hun collega’s dat deden voor koperverbindingen. Om te zien wat er mogelijk is met de modernste optische apparatuur doen SURF en Nikhef daarom regelmatig tests met deze leveranciers. In maart 2025 hebben we een test uitgevoerd met Ciena over onze bestaande Amsterdam-Genève verbinding. In deze test waren we in staat om snelheden van meer dan 1 Terabit per seconde te bereiken over dit uitdagende glasvezelpad. Wij bedanken Ciena voor de gelegenheid om deze proeven uit te voeren en hun ondersteuning daarbij.  De resultaten geven ons voldoende inzichten om zeker te zijn dat we op technologisch vlak de aankomende LHC-dataexplosie uit Genève kunnen transporteren naar SURF en Nikhef in Amsterdam.

  • SURF en Nokia bereiken datasnelheid van 800Gbit per seconde op 1648 km lange netwerkverbinding

    Upgrade van de Large Hadron Collider

    De aanleiding voor de test is de geplande upgrade van de deeltjesversneller, de Large Hadron Collider van CERN, in 2029. Deze upgrade leidt tot scherpere metingen, waarmee gedetailleerder onderzoek naar de oorsprong van het heelal mogelijk wordt. Dat zorgt naar verwachting voor vijf tot zevenenhalf keer meer onderzoeksdata dan nu het geval is. Al deze gegevens moeten via verschillende netwerken, waaronder het netwerk van SURF, worden verspreid naar universiteiten en onderzoeksgroepen in Nederland en over de hele wereld. 

    Om de grote hoeveelheid data succesvol te kunnen transporteren heeft SURF het optisch netwerk geoptimaliseerd. Nokia testte haar nieuwste generatie netwerkkaarten om te beoordelen hoe deze presteert over het SURF-netwerk en met deze hoeveelheid data. Met het slagen van de test is aangetoond dat dit onderdeel van het SURF-netwerk tussen Amsterdam en Genève een veel hogere capaciteit aankan dan eerder werd gedacht.

    Stijgende vraag naar meer bandbreedte en netwerksnelheid

    De upgrade van de Large Hadron Collider sluit aan bij de wereldwijde toename van data-intensief onderzoek, waarvoor hoge netwerksnelheden, meer bandbreedte en opslagcapaciteit nodig zijn. Ook onderzoeksprojecten zoals de Square Kilometer Array, de Einstein Telescoop, de Low-Frequency Array en de International Thermonuclear Experimental Reactor genereren enorme datastromen die meer netwerksnelheid vragen dan de nu gangbare 100Gbit en 400Gbit per seconde.

    Inzichten en vervolgtesten

    Het testen van een operationele netwerkverbinding over grote afstanden en met echte data van de Large Hadron Collider biedt unieke inzichten in datatransport en opslag van grote datavolumes. Dit soort tests, die SURF regelmatig uitvoert met diverse netwerkpartners, zijn cruciaal voor het verbeteren van de infrastructuur voor data-intensief onderzoek.

    SURF werkt aan diverse innovaties om het SURF-netwerk, de wereldwijde netwerkknooppunten, de aangesloten opslagcapaciteit en de rekenkracht te testen, optimaliseren en uit te breiden. Het doel hiervan is data-intensief onderzoek nu en in de toekomst mogelijk te maken.

  • SURF, Nikhef and CERN bereiden zich voor op High Luminosity LHC

    SURF faciliteert de hoge bandbreedte verbindingen tussen Amsterdam en Genève. Met de komst van de High Luminosity Large Hadron Collider bij CERN zal het verkeer de komende jaren vervijfvoudigen. Deze upgrade leidt tot scherpere metingen, waarmee gedetailleerder onderzoek naar de oorsprong van het heelal mogelijk wordt. Dat zorgt naar verwachting voor vijf tot zevenenhalf keer meer onderzoeksdata dan nu het geval is. Al deze gegevens moeten via verschillende netwerken, waaronder het netwerk van SURF, worden verspreid naar universiteiten en onderzoeksgroepen in Nederland en over de hele wereld.

    Om de grote hoeveelheid data succesvol te kunnen transporteren werkt SURF met partners aan het optisch netwerk. Voor deze aankomende test wordt gewerkt met leverancier Nokia. Nokia heeft nieuwe generatie netwerkkaarten waarmee hogere transmissie tussen Amsterdam en Genève mogelijk wordt. De test zal worden uitgevoerd begin volgend jaar, maar de voorbereidingen zijn in volle gang: