Ein Hochschulnetz (an Universitäten auch Universitätsnetz genannt) ist das Netz der Rechner einer Hochschule. Es ist zumeist an das Wissenschaftsnetz des DFN-Vereins angeschlossen und damit Teil des weltweiten Internets. Es kann von allen Hochschulangehörigen genutzt werden, oft auch von zu Hause aus.
Das Netz bietet somit einen Zugang zur vielfältigen Informationsverarbeitung und ermöglicht eine umfassende Kommunikation. Es ist damit ein unverzichtbares Instrument für Forschung, Lehre und Studium sowie alle administrativen Vorgänge einer Hochschule.
Geschichte Schon in den 1960er JahrenP. Grosse, W. Held, J. Radloff, G. Tomaselli: Geschichte der Zusammenarbeit der Rechenzentren in Forschung und Lehre. In: PIK, Band 33, 2010, Heft 1. wurden als Vorläufer der Hochschulnetze Terminalnetze (Terminals für den Dialogbetrieb auf Großrechnern) sowie Datenstationen (Lochkarteneingabe und Druckerausgabe für den Stapelbetrieb auf Großrechnern) betrieben, über die der Zugang aus der Ferne möglich war. Erste Rechner-Rechner-Verbindungen, z. B. über das ALWR-Protokoll, entstanden um 1975 vor allem in Niedersachsen zwischen den und teilweise innerhalb der Universitäten; darüber konnten Jobs zur Verarbeitung an entfernte Rechner gesendet, die Resultate zurück geliefert und Dateien transferiert werden.
Die Datenübertragung erfolgte anfangs über Telefonleitungen (z. B. der Deutschen Bundespost, inkl. Datex-P und Datex-L). Mittlerweile basieren Rechnernetze auf eigenen Glasfaser- oder Kupferleitungen, über die auch Telefondienste abgewickelt werden können.
Vom lokalen Netz bis zum Backbone Pläne zur Vernetzung der Hochschulen waren Ende der 1970er Jahre bekannt geworden. Um 1984 wurden in ersten Universitäten einige Glasfaser- und Koaxialkabel verlegt und mit dem Aufbau der Netze begonnen.40 Jahre ZIV - 20 Jahre LAN - 20 Jahre CIP. ZIV Universität Münster, Inforum-Sonderausgabe, Dezember 2004. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat diese Bemühungen 1987 mit einem NetzmemorandumNetzmemorandum – Notwendigkeit und Kosten der modernen Telekommunikationstechnik im Hochschulbereich (PDF; 843 kB) DFG, Kommission für Rechenanlagen der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bonn 1987. unterstützt. Auf- und Ausbau der Netze wurden bis Ende 2006 als Baumaßnahmen im Rahmen des Hochschulbauförderungsgesetzes (HBFG) finanziert, die DFG begutachtete die Anträge ab 2001.
Die Auswahl der richtigen Produkte war anfangs schwierig, denn die Vielfalt der Lieferanten von Netzwerk-Hardware und -Software war mit nahezu 100 Herstellern unübersichtlich, Standards existierten noch nicht. Topologie, Übertragungsgeschwindigkeit, Verkabelungsmaterial, Anschlusskosten und Funktionsumfang waren zu bewerten und zu erproben: Basisband, Breitband, Ethernet, Token Ring und Token Bus sowie die zugehörigen Protokolle und Netzwerkkarten für Rechner waren zu berücksichtigen. Ethernet und TCP/IP-Protokolle setzen sich schließlich durch und sorgten für eine einheitliche Entwicklung.
Ein erstes kleines lokales Netz auf der Basis von Ethernet bestand aus einem Koaxialkabelsegment, an dem in gewissen Abständen Rechner anzuschließen waren, wenn sie über eine entsprechende Netzwerkkarte verfügten. Mit Bridges wurden derartige Segmente gekoppelt; Repeater wurden eingesetzt, wenn die Kabelsegmente zu lang wurden und die Signale verstärkt werden mussten. Der nächste Schritt bestand in der Kopplung der Kabelsegmente innerhalb von Gebäuden mit Hilfe von Sternkopplern und der Verbindung dieser Sternkoppler über Glasfaserkabel zwischen den Gebäuden. Zu den Koaxialkabeln kamen Twisted-Pair-Kabel (Kabel mit verdrillten Adernpaaren aus Kupfer) hinzu, die sich in der Gebäudeverkabelung schließlich durchsetzten.
Bei der Verbindung der lokalen Netze zwischen den Gebäuden im sogenannten Backbone kam zunächst auch nur Ethernet mit der Übertragungsrate von 10 MBit/s (danach Fast-Ethernet mit 100 MBit/s) auf den Glasfaserstrecken zum Einsatz. Später konnte man FDDI (Anfang der 1990er Jahre) und ATM (Ende der 1990er Jahre) im Backbone einsetzen, bevor diese schließlich durch Gigabit-Ethernet (um 2001) ersetzt wurden.
Um 1990 hatten schließlich alle Universitäten mit dem Aufbau der Hochschulnetze begonnen. Der Vollausbau in und zwischen den Gebäuden ist in vielen Universitäten seit einigen wenigen Jahren nahezu erreicht. Schrittmacher waren die Universitätsrechenzentren; Betrieb und Modernisierung der Netze bleiben ihre großen Daueraufgaben. Die Technologie-Sprünge bei den Netzwerkkomponenten sind nach wie vor hektisch: Teilweise werden Produkte bereits nach 2 Jahren durch bessere ersetzt, alle 7 JahreIEEE 802.3 in der englischsprachigen Wikipedia. Ethernet IEEE 802.3, over fiber: 10 MBit/s 1993, Fast Ethernet etwa 1995, 10 GBit/s 2003, 100 GBit/s 2010. sehen wir eine Verzehnfachung der Übertragungsgeschwindigkeit, manchmal sogar noch schneller; es müssen also, weil man diesem Tempo aus Kostengründen nicht folgen kann, viele Technologien gleichzeitig betrieben werden.
Seit knapp 10 Jahren wachsen Telefon- und Rechnernetze zusammen, da die grundlegenden Technologien konvergieren, Voice-over-IP ist ein Stichwort für das Telefonieren in Rechnernetzen.
Regionale Netze Die Einwahl in Hochschulnetze vom häuslichen Arbeitsplatz aus wurde vor vielen Jahren über Modem- und ISDN-Technologie der Telefonnetze im großen Stil ermöglicht. Manchmal wurden einige 100 Einwahlpunkte bereitgestellt, die Telefongebühren konnten nach Verträgen der Rechenzentren mit Telefonanbietern günstig gestaltet werden. Diese Einwahlmöglichkeiten sind inzwischen bedeutungslos geworden.
Um 1998/99 wurde der Zugang von zu Hause durch DSL-Verbindungen ergänzt. Hierüber erreicht man Anschlussgeschwindigkeiten von einigen MBit/s. Viele Wohnheime der Studierenden sind, wenn sie nicht direkt ins Glasfasernetz der Hochschule eingebunden sind, ebenfalls über DSL integriert.
In den lokalen Netzen gibt es Zugangspunkte für Funknetze (WLAN), die um 1990 eingeführt wurden, allerdings in großen Universitäten noch nicht flächendeckend sind. Sie können in Gebäuden und teilweise auch außerhalb genutzt werden. Einzelne Zugangspunkte wurden sogar speziell in Außenbereichen, in denen sich Studierende häufiger aufhalten, eingerichtet.
Überregionale Netze In Universitäten und auch im Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMFT) reiften 1979 Pläne zur Förderung der Kommunikationstechnik; 1982 wurden erste Ideen für ein Deutsches Forschungsnetz (DFN) vorgestellt.
Etwa zeitgleich wurde das IBM-Angebot für ein European Academic and Research Network (EARN) mit Verbindungen zum BITNET in den USA bekannt, das die Basisdienste File Transfer, Remote Job Entry und E-Mail umfasste; Dialogbetrieb von einem Terminal am lokalen Rechner über EARN auf einem entfernten Rechner war nicht möglich. EARN startete 1984, war einfach zu handhaben und sorgte für weltweite Kommunikation.
Der DFN-Verein unterstützte anfangs seine Mitglieder in der Nutzung des Datex-P der Deutschen Bundespost und favorisierte infolge seiner staatlichen Förderung Netzwerktechnik und -produkte auf Basis internationaler Standards der ISO, des sogenannten OSI-Referenzmodells; X.29-Dialog, X.400-Mail, X.500-Verzeichnisdienst und FTAM-Filetransfer hießen die wesentlichen Anwendungen.
Infolgedessen gab es im Jahre 1989 in fast jeder Universität mehrere uneinheitliche Rechneradressen; heterogene Netze und beschränkte Eigenschaften der Anschlüsse kennzeichneten die Situation. Anfangs betrugen diese Anschlussgeschwindigkeiten 300 bis 2400 Bit/s, 9600 Bit/s waren die Ausnahme. Und mit der Nutzung von E-Mails war man 1991 weder hinreichend vertraut, noch war die Erreichbarkeit selbst der Mitarbeiter der Rechenzentren durchgängig.
Internet Das Internet und sein Vorläufer ARPANET wurden an US-Universitäten entwickelt; letzteres war ein Forschungsprojekt der ARPA im Auftrag des US-Verteidigungsministeriums. Technische und organisatorische Aspekte dazu wurden in Form von Requests for Comments (RFC )veröffentlicht, so dass sich alle Nutzer an der Entwicklung beteiligen konnten. Der Start des ARPANET erfolgte Ende 1969 zwischen vier Universitäten in Kalifornien und Utah. Ende 1974 wurde mit RFC 675 das Internet Transmission Control Program spezifiziert, wobei erstmals der Begriff Internet auftauchte. Nach Implementierung mehrerer Versionen ist dieses Programm 1981 in die Protokolle TCP und IP (RFC 793, RFC 791) aufgeteilt worden, die Basis der TCP/IP-Protokollfamilie, die dem Internet bis heute zugrunde liegt. Bis Ende 1982 wurde das gesamte ARPANET (ca. 230 Hosts) auf TCP/IP umgestellt.
Für die Verbreitung von TCP/IP sorgte ab 1983 insbesondere die Verknüpfung mit Unix. Hintergrund war, dass die Berkeley Unixdistribution im Auftrag der ARPA um Netzwerkfähigkeit auf Basis von TCP/IP erweitert worden war (zur Unix-Version BSD 4.2). Darüber hinaus kamen weitere TCP/IP-Rechnernetze ins Spiel, finanziert durch die National Science Foundation (NSF): Ab 1981 das Computer Science Network (CSNET), ein Rechnernetz für Computer Science (d. h. die Informatik) und ab 1985 das NSFNET,National Science Foundation Network (NSFNET) in der englischsprachigen Wikipedia ein USA-weites Backbone, an das regionale akademische Netze angeschlossen werden konnten. TCP/IP hatte sich zum De-facto-Standard entwickelt, die wichtigsten anfänglichen Dienste waren Telnet, SMTP-Mail und FTP-Filetransfer.
In Deutschland hat der DFN-Verein ab 1990 (basierend auf der X.25-Infrastruktur der Deutschen Bundespost) ein Rechnernetz ausschließlich für die Wissenschaft aufgebaut, das Wissenschaftsnetz (WiN); das BMFT sorgte für eine Anschubfinanzierung. Das X.25-WiN unterstützte zunächst die OSI-Protokollfamilie, später aber auch die TCP/IP-Protokollfamilie. Der Anschluss eines Hochschulnetzes an das Wissenschaftsnetz lieferte somit seine Integration in das Internet. Dieses hatte sich im Oktober 1990 auf immerhin 313.000 Hosts Internet Systems Consortium. gemausert. Die Anschlussgeschwindigkeiten am Wissenschaftsnetz, das später zum B-WiN, G-WiN und heute X-WiNH.-M. Adler, P. Eitner, K. Ullmann, H. Waibel, M. Wilhelm: (PDF; 1,3 MB) DFN-Verein, 2009. weiter entwickelt wurde, konnten wegen der immensen Kosten zunächst nur langsam gesteigert werden. Für Anschlüsse von 34 MBit/s waren z. B. 1996 pro Jahr 500.000 DM zu zahlen. Und die Verbindungen in die USA waren viele Jahre lang unzureichend.
Ausgehend von den Universitäten hat das Internet schließlich seinen Siegeszug in Wirtschaft, Industrie, Behörden und den privaten Bereich angetreten. Und die Deutsche Bundespost, als Vorläufer der Deutschen Telekom, hat die Grundlagen des Internetdiensteanbietens gelernt.
Organisation und Regelungen Die Zuständigkeit für das gesamte Hochschulnetz liegt i. d. R. beim Rechenzentrum; dabei geht es um Betrieb, Ausbau und Management der Verkabelung, z. B. Twisted-Pair-Kabel in Gebäuden inkl. Etagen- und Hausverteiler, Anschlusspunkte für Rechner in Räumen sowie das Glasfasernetz zwischen den Gebäuden, Netzwerkkomponenten, die für den Datentransport über die Verkabelung sorgen, wie z. B. Switches und Router (inkl. Vorhaltung von Ersatzgeräten und Ersatzteilen), Netzstruktur, z. B. lokale Netze (LANs), virtuelle und drahtlose lokale Netze (VLANs/WLANs) sowie Backbone oder Kernnetz zu ihrer Verbindung, Netzintegration in das Internet. Die Rechenzentren haben dafür eine entsprechende Abteilung eingerichtet, in die mittlerweile die Mitarbeiter der bisherigen Telefonabteilung zwecks Konvergenz der Telefon- und Datendienste bereits an vielen Orten integriert sind.