Publikationen

WiN-Labor Recherche: Quantum Key Distribution Testbeds

Bevor eine neue Technologie im großen Maßstab kommerziell eingesetzt werden kann, müssen erst einige praktische Erfahrungen gesammelt werden. Dies geschieht üblicherweise in Testumgebungen (englisch Testbeds), wo (möglichst) kommerzielle Hardware unter realistischen Bedingungen angewandt wird.
Dieses Dokument präsentiert eine weltweite Übersicht über aktive und geplante QKD Testbeds im Zeitraum 2020 bis Anfang 2024. Der Fokus liegt dabei hauptsächlich auf den Entwicklungen in Deutschland und Europa. Beschrieben werden die verwendeten Technologien und Netzwerktopologien, die angestrebten Ziele, die beteiligten Akteure und der aktuelle Status.

Felix Trunk, Jasmin Neumann, Susanne Naegele-Jackson. Juli 2024

WiN-Labor Recherche: PQC versus QKD

Dieses Dokument präsentiert „Post Quantum Cryptography“ (PQC) und „Quantum Key Distribution“ (QKD). Bei PQC handelt es sich um software basierte Ansätze die quantensichere Verschlüsselungen und Signaturen ermöglichen. Im Gegensatz dazu werden bei QKD gemeinsame geheime Zufallszahlen für Verschlüsselungen durch den Austausch besonderer Lichtzustände erzeugt. Hierbei verhindern die grundlegenden Regeln der Quantenmechanik ein unbemerktes Mithören. Beide Verfahren werden ausführlich erklärt und aktuelle Standardisierungen und Empfehlungen werden vorgestellt. Außerdem werden Empfehlungen und Realisierungen einer Migration von bisher etablierten Verfahren präsentiert.

Felix Trunk, Martin Seidel, Sascha Schweiger. März 2024

Titelbild der 104ten Ausgabe der DFN Mitteilungen. Abgebildet ist ein Abakus.

Wer hat an der Uhr gedreht? Zeitsynchronisation mit PTP

Wer hat an der Uhr gedreht? Zeitsynchronisation mit PTP in DFN-Mitteilungen 104 Seite 24

In der Welt der Computertechnologie ist das Network Time Protocol (NTP) weit verbreitet und aufgrund seiner einfachen Handhabung bei Nutzenden beliebt und ermöglicht eine regelmäßige Synchronisierung der Systemzeit. Im alltäglichen Einsatz sind Abweichungen von einigen Millisekunden meist ausreichend präzise. Jedoch stößt NTP bei manchen Anwendungen wo Präzision und Genauigkeit von entscheidender Bedeutung sind an seine Grenzen. Hier kommt das Precision Time Protocol (PTP) – IEEE 1588 Standard – ins Spiel, das im Vergleich zum wesentlich einfacher implementierten NTP eine deutlich genauere Zeitabstimmung zwischen Geräten ermöglicht.

Martin Seidel, Sascha Schweiger, Dr. Susanne Naegele-Jackson. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 104, Dezember 2023

WiN-Labor Recherche: Zeitsynchronisation mit PTP

Zeitsynchronisation in Netzwerken ist weit verbreitet und hat viele Anwendungen. Dieses Dokument stellt das Precision Time Protocol (PTP) und seine verschiedenen Versionen vor. Während das initiale PTPv1 (IEEE 1588-2002) Zeitabstimmungen zwischen Geräten mit Genauigkeiten im Mikrosekundenbereich ermöglicht, verbessert sich in PTPv2 (IEEE 1588-2008) die Genauigkeit bis in den Nanosekundenbereich durch Synchronisation mittels eines gemeinsamen Taktsignals (SyncE). Ausgehend davon wurde am CERN das White Rabbit Protokoll entwickelt, das einen zusätzlichen Phasenabgleich ausführt und somit Genauigkeiten bis in den Sub-Nanosekundenbreich ermöglicht. Dieses Protokoll wurde als High Accuracy Profile zu PTP in PTPv2.1 (IEEE 1588-2019) hinzugefügt.

Martin Seidel, Sascha Schweiger. April 2023

WiN-Labor Recherche: Netzwerkparameter in Quantennetzen

Dieses Dokument gibt einen Einblick, welche Parameter für die Netzwerkgüte in Quantennetzen in Betracht kommen und wie ein geeignetes Monitoring zukünftig umgesetzt bzw. mit Hilfe von Simulationskomponenten vorher schon ergänzt oder nachgestellt werden kann.

Martin Seidel, Sascha Schweiger. Januar 2023

Arbeitspapier und Testbericht des WiN-Labors zu Quantensimulatoren

Arbeitspapier des WiN-Labors: Quantensimulatoren-Katalog
Testpapier des WiN-Labors: Quantensimulatoren

Es existiert eine Vielzahl an leicht zugänglichen Simulationsprogrammen für verschiedene Aspekte der Quantentechnologie, sogenanne Quantensimulatoren. In dem Dokument „Quantensimulatoren-Katalog“ wird eine umfangreiche Auflistung verschiedener Programme mit kurzer Beschreibung gegeben und das Dokument „Quantensimulatoren“ präsentiert die Erfahrungen des WiN-Labors mit ausgewählten Simulationsprogrammen.

Martin Seidel, Sascha Schweiger. Juli 2022

Titelbild der 104ten Ausgabe der DFN Mitteilungen. Abgebildet sind mehrere klassische Instrumente.

Quantensimulatoren in der Praxis

Quantensimulatoren in der Praxis in DFN-Mitteilungen 101 Seite 38

Wer sich jetzt schon näher anschaulich mit Quantencomputing beschäftigen möchte, hat die Möglichkeit mit Simulatoren einen guten Einstieg in die Welt der QuBits, Quantennetze und abhörsichere Quantenprotokolle zu gewinnen. Der Artikel bietet praktische Beispiele zu Simulationssoftware und Plattformen.

Martin Seidel, Sascha Schweiger. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 101, Juni 2022

Ein Gesamtbild für Time&Frequency und Quantenkommunikation im X-WiN

Ein Gesamtbild für Time&Frequency und Quantenkommunikation im X_WiN

Dieses Dokument gibt einen Einblick, in die besonderen Anforderungen der Anwendungsbereiche „Time&Frequency“ (T&F) und „Quantum Communication“ (QuC) an Datennetze. Außerdem werden mögliche Anwendungen aufgezeigt.

Peter Kaufmann, Susanne Naegele-Jackson. April 2022

Quantennetze – zwischen Realität und Zukunft

Quantennetze – zwischen Realität und Zukunft in DFN-Mitteilungen 100 Seite 34

Reine Zukunftsmusik sind sie schon längst nicht mehr, aber meistenteils in experimentellem Zustand – die Quantennetze. Unser Autor Dr. Peter Kaufmann und unsere Autorin Dr. Susanne Naegele-Jackson begeben sich erneut in die Welt der Qubits und erklären, welche Strukturen, Netzkomponenten und Geräte notwendig sind und warum gerade Heterogenität im Bereich der Quantennetzarchitektur eine große Rolle spielt.

Peter Kaufmann, Susanne Naegele-Jackson. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 100, Dezember 2021

Arbeitspapier des WiN-Labors: Quantentechnologie

Mit dem Aufkommen der zweiten Quantenrevolution haben zahlreiche Länder und Institutionen damit begonnen, Initiativen und Projekte sowie Forschungseinrichtungen im Bereich Quantentechnologie (QT) zu gründen und zu fördern. Die Ziele dieser einzelnen Vorhaben reichen von der Grundlagenforschung (Quantenphänomene), über die Gestaltung neuer Produkte für diesen Technologiesektor bis hin zum Aufbau von abhörsicheren Quantennetzen und der Installation von Quantencomputern. Dieses Dokument enthält eine Übersicht, die bedeutende Initiativen und Projekte im Bereich QT gegliedert nach Ländern und Regionen auflistet: Deutschland, Europa und nationale Projekte.

Martin Seidel, Sascha Schweiger. November 2021

Titelbild der 99ten Ausgabe der DFN Mitteilungen. Abgebildet ist eine schwarze Katze.

II. Quantenrevolution – die Welt der Qubits

II. Quantenrevolution – die Welt der Qubits in DFN-Mitteilungen 99 Seite 22

Beamen, durch Wände gehen – In der Quantenwelt sind verrückte Dinge in den Bereich des Möglichen gerückt, aber noch sind wir in dieser Welt nicht zu Hause. Um die revolutionären Anwendungsmöglichkeiten der Quantentechnik zukünftig nutzen zu können, müssen wir sie erst einmal besser verstehen. Einen kurzen Einblick in die Welt der Qubits sowie einige grundlegende Mechanismen der Quantentechnik …

Peter Kaufmann, Susanne Naegele-Jackson. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 99, Juni 2021

Internet Testbed der nächsten Generation – SCIONLab jetzt mit DFN-GVS
David Hausheer. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 97, August 2020
Virtuelle Netze leicht gemacht
Peter Kaufmann, Susanne Naegele-Jackson, Sascha Schweiger, Philipp Seyerlein. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 93, Juni 2018
Der neue GÉANT Testbeds Service
Peter Kaufmann, Susanne Naegele-Jackson. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 89, Juni 2016
X-WiN Confidential, Potenziale der neuen DWDM-Technik im Wissenschaftsnetz
Kai Hoelzner, Birgit Kraft, Kai Ramsch. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 84, Juni 2013
Anomalieerkennung basierend auf statistischer Modellierung von HADES-Messdaten
Kai Ramsch, Birgit Kraft. ISBN: 978-3-88579-611-4, In: Proceedings des 6. DFN-Forum Kommunikationstechnologien, Erlangen, Juni 2013
Neue optische Wellenlängen – Multiplextechnik im Wissenschaftsnetz: Schneller, flexibler und kostengünstiger
Birgit Kraft, Kai Ramsch. In: 88. Benutzerinformation RRZE, Mai 2013
Performance-Messungen im Netz: HADES-Messsystem – jetzt auch zum Selbstinstallieren
Christian Bänsch, Hakan Calim, Andres Guerrero. In: 87. Benutzerinformation RRZE, April 2012
Schwachstellensuche – Qualitätsüberwachung im Netz durch Klassifizierung des HADES One-Way Delays
Stephan Kraft, Birgit König, Martin Gründl. ISBN 978-3-88579-260-4, In: Proceedings des 3. DFN-Forum Kommunikationstechnologie, Konstanz, Mai 2010
Statistical Analysis of IP Delay Measurements as a Basis for Network Alert Systems
Thomas Holleczek, Verena Venus, Susanne Naegele-Jackson. DOI 10.1109/ICC.2009.5199487, ISBN 978-1-4244-3435-0, In: Proceedings der International Conference on Communications, Dresden, Juni 2009
Differentiated Services – Konzepte und erste Erfahrungen, Praxis der Informationsverarbeitung und Kommunikation
Ursula Hilgers, Richard Hofmann, Peter Holleczek. DOI 10.1515/PIKO.2000.81, In: PIK – Praxis der Informationsverarbeitung und Kommunikation Band 23 Heft 2, Januar 2008
perfSONAR: Performance Monitoring in europäischen Forschungsnetzen
Andreas Hanemann, Stephan Kraft, Patricia Marcu, Jochen Reinwand, Helmut Reiser, David Schmitz, Verena Venus. ISBN 978-3-88579-224-6, In: Proceedings des 1. DFN-Forum Kommunikationstechnologien, Kaiserslautern, Mai 2008
IP-Performance in Europa: Das perfSONAR-Framework und seine Mess- und Visualisierungstools
Birgit König, Stephan Kraft, Andreas Hanemann, David Schmitz. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 71, Dezember 2006
Das DFN-Labor
Birgit König, Stephan Kraft. In: 75. Benutzerinformationen RRZE, Oktober 2006
Statistical Characteristics of Active IP One Way Delay Measurements
Peter Holleczek, Roland Karch, Ralf Kleineisel, Stephan Kraft, Jochen Reinwand, Verena Venus. DOI 10.1109/ICNS.2006.106, ISBN 0-7695-2622-5, In: Proceedings der International conference on Networking and Services, Juli 2006
Das DFN-Labor – Qualitätssicherung im Wissenschaftsnetz
Birgit König, Stephan Kraft. In: DFN Mitteilungen Ausgabe 70, Juni 2006
Implementierung und Vergleich verschiedener Strategien zur Durchführung von Ethernet Performance Messungen
Michael Gernoth, Jochen Reinwand, Stephan Kraft, Verena Venus, Roland Karch, Ralf Kleineisel, Birgit König. DOI 10.1007/978-3-540-68217-2_8, ISBN 978-3-540-47690-0, In: Proceedings des Workshops Echtzeitsysteme im Alltag, Boppard, November/Dezember 2006
Aktive Performance-Messungen in Wireless Netzwerken auf der Basis des IPPM-Frameworks
Roland Karch, Ralf Kleineisel, Birgit König, Stephan Kraft, Jochen Reinwand, Verena Venus. DOI 10.1007/3-540-29595-X_14, ISBN 3-540-29594-1, In: Proceedings des Workshops Echtzeitaspekte bei der Koordinierung Autonomer Systeme, Boppard, Dezember 2005
WiN-Lab goes GÉANT2
Roland Karch, Birgit König, Stephan Kraft. In: 72. Benutzerinformationen RRZE, Oktober 2004
Messmethoden zur Eignung von Gigabit-Ethernet für Echtzeit-Anwendungen
Iris Heller, Roland Karch, Ralf Kleineisel, Birgit König, Stephan Kraft. DOI 10.1007/978-3-642-18594-6_4, ISBN 3-540-23424-1, In: Proceedings des Workshops Eingebettete Systeme, Boppard, November 2004
Messungen von Echtzeitverhalten im G-WiN
Ralf Kleineisel, Iris Heller, Susanne Naegele-Jackson. DOI 10.1007/978-3-642-55617-3_13, ISBN 3-540-20141-6, In: Proceedings des Workshops Verteilte Echtzeitsysteme, Boppard, November 2003

Stand: 24.07.2024