faspTM

Aufgrund der explosionsartigen Zunahme nicht strukturierter Daten in nahezu allen Branchen (von digitalen Medien zum Erstellen, Verwalten und Liefern von Unterhaltungsinhalt bis zu Genomsequenzdaten für die Forschung),  ist die schnelle und zuverlässige Übertragung von großen digitalen Datenmengen über weite Entfernungen entscheidend für den Erfolg eines Unternehmens. Benutzer und Teams müssen täglich über große Entfernungen hinweg zusammenarbeiten und mehrere Terabyte große Datensätze verteilen, freigeben und austauschen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass Daten weltweit schnell übertragen werden können. Die an TCP, dem in den 70er-Jahren entwickelten Internet-Übertragungsprotokoll, vorgenommenen Änderungen, haben jedoch mit diesen Trends nicht Schritt gehalten. TCP kann die Vorteile moderner Netzwerke mit hoher Bandbreite nicht nutzen und die Anforderungen von Big-Data-Anwendungen nicht erfüllen. Versuche, TCP zu beschleunigen, haben nur inkrementelle Verbesserungen gebracht, die die Designmängel im Kernprotokoll nicht beseitigen können.

Asperas patentierte fasp™-Übertragungstechnologie ist eine innovative Software, die die grundlegenden Mängel herkömmlicher auf TCP basierender Technologien für die Dateiübertragung, beispielsweise FTP und HTTP, beseitigt. Daher werden bei Übertragungen mit fasp Geschwindigkeiten erzielt, die x-mal schneller als FTP/HTTP sind. Die Zustellzeit ist unabhängig von Dateigröße, Entfernung oder Netzwerkbedingungen gewährleistet, einschließlich bei der Übertragung über Satelliten, Drahtlosnetzwerke, große Entfernungen und unzuverlässige internationale Verbindungen.  fasp bietet Einblick in die Bandbreitenauslastung und außergewöhnliche Kontrolle über die Übertragungsraten und Bandbreitennutzung mit dem anderen Netzwerkverkehr. Die vollständige Sicherheit ist integriert, einschließlich die Endpunktauthentifizierung, Datenverschlüsselung und Integritätsüberprüfung.

TCP-HERAUSFORDERUNG 

In Netzwerken mit niedriger Latenz und geringem Paketverlust überträgt TCP (Transmission Control Protocol) Daten zuverlässig, wird aber unzuverlässig und langsam, wenn der Paketverlust und die Latenz zunehmen, die für WANs typisch sind. Das Hinzufügen von mehr Bandbreite ändert den effektiven Durchsatz nicht. Die Dateiübertragungsgeschwindigkeit wird nicht verbessert und die teure Bandbreite wird zu gering genutzt.

Der Durchsatzengpass wird von der TCP-Methode für die Ratensteuerung verursacht, da der Sender für jedes gesendete Datenpaket eine Bestätigung anfordert. Wenn eine Bestätigung aufgrund der hohen Netzwerklatenz oder von Paketverlust nicht rechtzeitig empfangen wird, geht der Sender davon aus, dass die Senderate für den Empfänger zu schnell ist. Die Senderate wird reduziert und nur langsam wiederhergestellt. Folglich kommt die Übertragungsrate fast zum Stillstand und die WAN-Pipes mit hoher Bandbreite sind nicht ausgelastet.

FASP-LÖSUNG 

Im Vergleich zu TCP ist der fasp™-Durchsatz unabhängig von der Netzwerklatenz und dem Paketverlust, die in interkontinentalen WANs und über Satelliten-, Wi-Fi- oder Mobilfunkverbindungen auftreten. Das Ergebnis sind Übertragungszeiten, die x-mal schneller als Standard-FTP und unabhängig von den Netzwerkverbindungen vorhersehbar sind.

Um diese Leistung zu erzielen, ersetzt fasp die Verknüpfung der Ratensteuerung und Zuverlässigkeit in TCP durch eine patentierte Methode, die maximale Übertragungsgeschwindigkeiten ermöglicht, ohne die Überlastungsverhinderung zu beeinträchtigen, und eine hohe Effizienz und volle Auslastung der Bandbreite sicherstellt.

VORTEILE

Maximale Übertragungsgeschwindigkeit 

fasp ermöglicht das Übertragen großer Datenmengen über jedes Netzwerk in maximaler Geschwindigkeit, unabhängig von den Netzwerkbedingungen oder der Entfernung. Über Gigabit-WANs mit 1 Sekunde RTT und 5 % Paketverlust erzielt fasp 700 bis 800 MBit/s Dateiübertragungen auf Highend-Computern mit RAID-0 und 400 bis 500 MBit/s Übertragungen auf Heimcomputern. Zahlreiche kleine Dateien werden mit der gleichen Effizienz wie große einzelne Dateien übertragen. Die Implementierung ist einfach und erfordert keine spezielle oder leistungsstarke Hardware, um hohe Geschwindigkeiten und Parallelität zu erzielen.

Volle Auslastung der verfügbaren Bandbreite 

Zusätzlich zur Erhöhung der Übertragungsraten kann fasp die verfügbare Bandbreite voll nutzen, die Verwendung der vorhandenen Infrastruktur maximieren und kostspielige Upgrades verhindern, von denen möglicherweise nicht einmal TCP-basierte Protokoll profitieren.

Konfigurierbares „Fairplay“ für den TCP-Standardverkehr

fasp kann nicht nur die verfügbare Bandbreite nutzen, sondern umfasst auch eine intelligente, anpassbare Methode zum Steuern der Übertragungsraten, die aus Fairness zum TCP-Standardverkehr reduziert und automatisch wiederhergestellt werden, um die nicht verwendete Bandbreite zu nutzen. Diese Methode stellt sicher, dass der unternehmenskritische TCP-Verkehr, beispielsweise E-Mail, Web und Anwendungen, normal funktionieren, während fasp die nicht verwendete Bandbreite nutzt.

AUSSERGEWÖHNLICHE BANDBREITENSTEUERUNG

Die patentierte Ratensteuerung ermöglicht eine  außergewöhnliche dynamische Kontrolle über die Übertragungsgeschwindigkeiten und gemeinsame Nutzung der Bandbreite. Anwendungen und Benutzer können individuelle Bandbreitenprioritäten sowie die Übertragungsraten und Endzeiten schnell festlegen und ändern, ohne dass die Hilfe von Netzwerk-QoS erforderlich ist.

Absolute Sicherheit

Das fasp-Protokoll umfasst auch ein integriertes Sicherheitsmodell, das die Übertragungsgeschwindigkeit nicht beeinträchtigt. Basierend auf der offenen Standardkryptographie, wird die SSH-Endpunktauthentifizierung, die schnelle Datenverschlüsselung (die verschlüsselten Dateien können im Ziel gespeichert werden) und die Überprüfung der Datenintegrität ermöglicht, um den Schutz vor Man-in-the-Middle-, Wiederholungs- und UDP-Denial-of-Service-Angriffen sicherzustellen.

DER TCP-ENGPASS

 

TCP (Transmission Control Protocol) bietet unter idealen Bedingungen eine zuverlässige Datenübertragung, hat aber einen offensichtlichen und schwerwiegenden Durchsatzengpass mit höherem Paketverlust und Latenz im WAN (siehe Abbildung 1). Das Hinzufügen von mehr Bandbreite ändert den effektiven Durchsatz nicht. Die Dateiübertragungsgeschwindigkeit wird nicht verbessert und die teure Bandbreite wird zu gering genutzt.

Abbildung 1
TCP-Leistung im Vergleich zur zunehmenden Netzwerklatenz und
zum Paketverlust in WANs

Die Quelle des Durchsatzengpasses ist die Methode, die TCP verwendet, um die Datenflussrate zu regulieren. Der TCP-Sender verlangt eine Bestätigung für alle Pakete vom TCP-Empfänger, um weitere Daten zu senden. Wenn eine Bestätigung fehlt, geht der Sender davon aus, dass die maximale Netzwerkkapazität erreicht wurde, und wechselt in einen aggressiven Überlastungsverhinderungsmodus, der die Datenflussrate wesentlich reduziert und die Rate für moderne Pipes mit hoher Bandbreite zu langsam wiederherstellt. Sogar kleine Latenzabweichungen oder Netzwerkfehler können eine Überlastungsvermeidung von TCP verursachen. Standard-TCP kann nicht zwischen den Gründen für den Paketverlust unterscheiden, was schwerwiegende Konsequenzen für die Übertragungsgeschwindigkeit hat.

KONSEQUENZEN

 

Der selbst verursachte Engpass von TCP führt zu enttäuschenden und unvorhersehbaren Übertragungszeiten, insbesondere über lange Entfernungen, und zu einer hohen Unterauslastung der verfügbaren und teuren Bandbreite. Große Datenübertragungen sind langsam und unzuverlässig, wenn nicht sogar untauglich. In LANs mit nur einem Bruchteil des Paketverlustes (auch in Gigabit-Ethernet) beträgt der maximale Durchsatz von TCP nur 50 MBit/s (5 % Bandbreitenauslastung). Eine FTP-Übertragung in den USA über eine Verbindung mit einer Latenz von 90 ms und einem Paketverlust von 1 % hat eine maximale theoretische Begrenzung von 1,7 MBit/s, unabhängig von der verfügbaren Bandbreite. Über interkontinentale Verbindungen oder in Satellitennetzwerken mit hoher Latenz und hohem Verlust, kann der effektive Durchsatz nur 0,1 bis 10 % der verfügbaren Bandbreite betragen. Über eine typische globale Verbindung (3%/150ms) verringert sich der maximale TCP-Durchsatz auf 500 bis 600 KBit/s und nutzt nur 5 % einer 10 MBit/s Verbindung.

Die Unterauslastung der Bandbreite und schwankende Übertragungsraten resultieren in unvorhersehbaren Zustellungszeiten und fehlgeschlagenen Übertragungen, die wiederum die Nichteinhaltung wichtiger Termine zur Folge haben sowie eine teure Überwachung und Redundanz erfordern. TCP-Beschleunigungsgeräte können den Durchsatz unter idealen Bedingungen verbessern, indem die Verlangsamungs- und Wiederherstellungsraten optimiert werden. Die grundlegenden Mängel der TCP-basierten Dateiübertragung werden jedoch nicht behoben.

Die Sicherheit und Überwachung von TCP sind für Unternehmen, die bezüglich der Sicherheit ihrer digitalen Assets besorgt sind, ebenfalls unzureichend. FTP erfordert oft externe Sicherheitsmethoden, um den Diebstahl oder die Manipulation des Inhalts zu verhindern. Außerdem sind die Netzwerkleistungsdaten und Übertragungsstatistiken für die Überwachung und Rechnungsstellung nicht verfügbar.

Anders als TCP ist der fasp™-Durchsatz unabhängig von Netzwerkverzögerungen und verhindert extremen Paketverlust. Die Übertragungszeiten von fasp™ sind so schnell wie möglich (bis zu 1000 x Standard-FTP) und vorhersehbar, unabhängig von den Netzwerkbedingungen (siehe Abbildung 2). Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit wird nur von den Ressourcen der Endpunktcomputer (normalerweise Datenträgerdurchsatz) begrenzt.


Abbildung 2
fasp und TCP auf einer 1 GBit/s WAN-Verbindung
mit zunehmender Netzwerklatenz und Paketverlust

DER ASPERA-VORTEIL

fasp ist ein neues Übertragungsprotokoll für große Datenmengen, das die Zuverlässigkeit auf Anwendungsebene sicherstellt, indem der ineffiziente Verlust und die Fehlerbehebung von TCP sowie die resultierenden unberechenbaren Übertragungsratenschwankungen beseitigt werden. Um eine hundertprozentige Zuverlässigkeit zu garantieren, implementiert fasp eine separate, theoretisch bewährte Methode, die den tatsächlichen Paketverlust auf dem Kanal identifiziert und erneut überträgt. Mit einem Paketverlust von 10 % erzielt fasp eine Bandbreitenauslastung von 90 % mit einem redundanten Datenoverhead von weniger als 1 %.

Im Gegensatz zu den Brute-Force- und Multi-Stream-Methoden von TCP erreicht fasp™ eine perfekte Effizienz mit einem einzigen Stream. Außerdem wird das Netzwerk nicht überlastet oder überflutet. Anders als simple UDP-Datenblaster bietet fasp eine ideale Bandbreiteneffizienz. Das Netzwerk wird nicht mit redundanten Daten überflutet und der Zugriff auf TCP-Standardanwendungen wird nicht verweigert.

Eine neue Methode für die Dateioptimierung in fasp erzielt die gleiche Effizienz bei der Übertragung zahlreicher kleiner Dateien. Beispielsweise können 1000 2 MB große Dateien, die ein gesamtes OC-3 füllen, mit einer effektiven Übertragungsgeschwindigkeit von 155 MBit/s von den USA nach Neuseeland übertragen werden.

AUTOMATISCHE ANPASSBARE RATENSTEUERUNG

Wo TCP seine Übertragungsrate auch auf einer nicht überlasteten Verbindung einschränkt, erkennt fasp™ die nicht belegte Bandbreite und nutzt sie (Abbildung 1). Wenn sich eine Überlastung abzeichnet, reduziert fasp™ die Rate, um den TCP-Verkehr zu unterstützen, und teilt die Verbindung mit mehreren TCP-Flüssen (Abbildung 2). Dieser Ansatz bietet wesentliche Vorteile gegenüber dem Flusskontrollalgorithmus, der von Standort-TCP oder dem beschleunigten TCP verwendet wird:

  • Verlusttolerant. Reagiert nur bei wirklicher Überlastung und ist geschützt gegen Kanalverlust.
  • TCP-Auslastung. Schnelle Stabilisierung in einer TCP-freundlichen Rate, wenn Verbindungen überlastet sind, ohne den anderen Verkehr zu beeinträchtigen.
  • Vollkommen effizient. Kann die nicht beanspruchte Bandbreite unabhängig von der Latenz und vom Paketverlust nutzen.
  • Stabil. Konzentriert sich auf die verfügbar Bandbreite und wird ohne Schwankung ausgeführt.

VOLLSTÄNDIGE SICHERHEIT

Das fasp™-Protokoll bietet integrierte Sicherheit, ohne die Übertragungsgeschwindigkeit zu beeinträchtigen. Das Sicherheitsmodell, das ausschließlich auf einer offenen Standardkryptographie basiert, umfasst die SSH-Authentifizierung, die Datenverschlüsselung mit starker Kryptographie (AES-128) für den Schutz der übertragenen Daten und eine Integritätsüberprüfung für Datenblöcke, um Man-in-the-Middle-Attacken und anonyme UDP-Angriffe zu verhindern. Bei der Übertragung werden die Attribute für den Zugriff auf das systemeigene Dateisystem der unterstützten Betriebssysteme beibehalten und die Effizienz ist sehr hoch. Wenn die Verschlüsselung aktiviert ist, erzielt fasp™ eine WAN-Dateiübertragung von 100 bis 200 MBit/s auf einem Computer oder Laptop mit einem Prozessor und 200 bis 500 MBit/s oder mehr auf einem Dual-Prozessor oder Duo-Core.

 

Abbildung 3 (fasp™ und TCP: Effizienz)

Ein fasp™-Fluss wird mit einer Verbindungskapazität von 9,95 MBit/s gestartet und zuverlässig ausgeführt. Nach 120 Sekunden startet ein TCP-Fluss, der sich bei 2,3 MBit/s, der begrenzten TCP-Rate stabilisiert. fasp™ erkennt den vorhandenen TCP-Verkehr und reduziert seine Rate, um die verfügbare Bandbreite (7,7 MBit/s) zu nutzen, ohne TCP zu beeinträchtigen. Wenn fasp™ zwei Minuten später beendet wird, fährt TCP mit ungefähr der gleichen Rate fort.

 

Abbildung 4 (fasp™ und TCP: Auslastung)

Ein einzelner fasp™-Fluss (fasp 1) wird mit der Verbindungskapazität (1,97 MBit/s) gestartet und ununterbrochen am Ziel ausgeführt, bis der erste TCP-Fluss nach zwei Minuten gestartet wird. fasp™ 1 erkennt TCP 1 und reduziert die Rate, um die Verbindung gleichmäßig mit 1 MBit/s freizugeben. Nach weiteren zwei Minuten wird ein zweiter TCP-Fluss gestartet. Nun teilen sich fasp™ 1, TCP 1 und TCP 2 die gleiche Verbindungsbandbreite von 660 KBit/s. Zwei Minuten später startet ein zweiter fasp™-Fluss mit einer Zielrate von 1,97 MBit/s. fasp™ 2 erreicht das Ziel, erkennt die anderen Flüsse und passt sich an, um die Verbindung zwischen den Flüssen zu teilen. Nun sind die vier Flüsse bei 500 KBit/s angelangt. Für den übrigen Test wird alle zwei Minuten ein Fluss abgebrochen. Wenn ein Fluss abgebrochen wird, teilen sich die anderen Flüsse die Verbindungsbandbreite in gleichen Teilen. Die fasp™-Flüsse zielen bei jedem Intervall auf die TCP-Rate ab, um die Bandbreite mit TCP zu teilen, aber mit einer überragenden Stabilität und weniger Schwankung.

 


Die fasp-Übertragungstechnologie ist der Kern der Softwaresuite von Aspera für den weltweiten Austausch von Dateien jeder Größe über alle Entfernungen und unter allen Netzwerkbedingungen in maximaler Geschwindigkeit. Die Technologie kann über die SDKs und APIs von Aspera auch in Desktop-, Web- oder Mobilanwendungen eingebettet werden. Da sie mehrere wichtige Vorteile bietet, ist sie anderen Übertragungstechnologien überlegen.

MAXIMALE GESCHWINDIGKEIT UND ZUVERLÄSSIGKEIT 

fasp, das die vorhandene WAN-Infrastruktur und Hardware nutzt, erzielt Geschwindigkeiten, die x-mal schneller als FTP und HTTP sind. Über ein Netzwerk können beliebige Datenmengen in maximaler Geschwindigkeit übertragen werden, unabhängig von den Netzwerkbedingungen und der Entfernung. Große Mengen kleiner Dateien erzielen die gleiche Übertragungseffizienz wie große einzelne Dateien. fasp bietet garantierte Übertragungszeiten und eine hundertprozentige Zuverlässigkeit ohne das unvorhersehbare Verhalten von TCP.

fasp ermöglicht auch progressive Übertragungen, beispielsweise als Streamingmedien. Die Übertragungsgeschwindigkeit nimmt bei Überlastung oder großen Entfernungen nicht ab und die eingehenden Daten werden umgehend verarbeitet.

AUSSERGEWÖHNLICHE BANDBREITENSTEUERUNG

Der Algorithmus für die Bandbreitenauslastung in fasp ermöglicht die schnelle automatische Ermittlung der Bandbreitenkapazität und der vollen Auslastung, während der andere Verkehr nicht beeinträchtigt wird. fasp unterstützt Richtlinien für die konfigurierbare Bandbreitenfreigabe, damit die Benutzer individuelle Übertragungsraten und Endzeiten konfigurieren und ändern können.

VOLLSTÄNDIGE SICHERHEIT

fasp stellt die umfassende Sicherheit von unternehmenskritischen digitalen Assets mit der offenen Standardkryptographie für die Benutzerauthentifizierung, die Datenverschlüsselung und die Überprüfung der Datenintegrität sicher.

NUR SOFTWARE

fasp ist eine Protokoll für Softwareanwendungen, das auf der vorhandenen Hardware und über unverändertes Standard-IP ausgeführt wird. Es kann auf verschiedenen Betriebssystemen (Server, Desktop, Mobilgerät und Cloud-Plattform) ausgeführt werden und erfordert keine Änderungen des Betriebssystems, keine Treiberinstallation an den Übertragungsendpunkten, keine neuen Anwendungen und keine Netzwerkänderungen.

STABIL

fasp stellt Statusberichte über die durchgehende Übertragung und detaillierte Leistungsstatistiken für die Überwachung in Echtzeit sowie für die angepasste Verarbeitung vor und nach der Übertragung bereit. Teilweise Übertragungen werden automatisch fortgesetzt und fehlgeschlagene Übertragungen werden wiederholt, um eine hundertprozentige Sicherheit zu gewährleisten.

FLEXIBLE UND OFFENE ARCHITEKTUR

fasp unterstützt interoperable Datei- und Verzeichnisübertragungen zwischen allen wichtigen Betriebssystemen und Cloud-Plattformen und stellt ein vollständiges Software-API bereit.

„Die Technologie von Aspera bietet nicht nur wesentlich schnellere Übertragungsgeschwindigkeiten, die die Fehlerrate reduzieren, sondern auch hohe Sicherheit und Schemata für die Datenverifizierung, um das Beschädigungsrisiko zu verringern. Außerdem ermöglicht die anpassbare Bandbreitensteuerung gleichzeitige Übertragungen mit hoher Effizienz, was uns die Einhaltung strikter Termine erlaubt.“Jonathan Humphrey, IT Director von Codemasters