Da Googles finansdirektør Patrick Pichette sagde, at techgiganten kunne bringe 10 gigabit per sekund internetforbindelser til amerikanske hjem, virkede det som science fiction. Det er ca. 1.000 gange hurtigere end de nuværende hjemforbindelser. Men for NASA er det ligefrem langsomt.
Mens vi andre sender data over det offentlige internet, bruger rumfartsorganisationen et skyggenetværk kaldet ESnet, en forkortelse for Energy Science Network, et sæt private rør, der har demonstreret dataoverførsler på tværs af landet på 91 gigabit i sekundet – den hurtigste af sin art, der nogensinde er rapporteret.
NASA vil ikke bringe disse hastigheder ud i hjemmene, men den bruger denne superhurtige netværksteknologi til at udforske den næste bølge af computerapplikationer. ESnet, som drives af det amerikanske energiministerium, er et vigtigt redskab for forskere, der beskæftiger sig med enorme datamængder, som genereres af projekter som Large Hadron Collider og Human Genome Project. I stedet for at sende harddiske frem og tilbage med posten kan de udveksle data via det ultrahurtige netværk. “Vores vision for verden er, at videnskabelige opdagelser ikke bør begrænses af geografiske forhold”, siger ESnet-direktør Gregory Bell.
Derved at gøre netværket så hurtigt, som det overhovedet kan være, er ESnet og forskere fra organisationer som NASA i gang med at afprøve netværksteknologier, der måske i sidste ende vil finde vej til det kommercielle internet. Kort sagt er ESnet et vindue til, hvordan vores computerverden i sidste ende vil se ud.
Det andet net
Det første landsdækkende computerforskningsnetværk var forsvarsministeriets ARPAnet, som udviklede sig til det moderne internet. Men det var ikke det sidste netværk af sin art. I 1976 sponsorerede energiministeriet oprettelsen af Magnetic Fusion Energy Network for at forbinde det, der i dag er National Energy Research Scientific Computing Center, med andre forskningslaboratorier. Derefter oprettede agenturet et andet netværk i 1980 kaldet High Energy Physics Network for at forbinde partikelfysikforskere på de nationale laboratorier. Efterhånden som netværk blev vigtigere, indså agenturets chefer, at det ikke gav mening at opretholde flere netværk, og de slog de to netværk sammen til ét: ESnet.
Naturen af netværket ændrer sig med tiden. I de tidlige dage kørte det på landlinjer og satellitforbindelser. I dag bruger det fiberoptiske linjer, der spænder over DOE’s 17 nationale laboratorier og mange andre steder, f.eks. universitetsforskningslaboratorier. Siden 2010 har ESnet og Internet2 – et internationalt nonprofit-netværk, der blev bygget i 1995 for forskere, efter at internettet blev kommercialiseret – lejet “dark fiber”, den overskydende netværkskapacitet, som de kommercielle internetudbydere opbyggede i løbet af internetboblen i slutningen af 1990’erne.
An Internet Fast Lane
I november opnåede NASA’s High End Computer Networking-team ved hjælp af dette netværk sin 91 gigabit-overførsel mellem Denver og NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Det var den hurtigste dataoverførsel fra ende til ende, der nogensinde er gennemført under “virkelige forhold”.
ESnet har længe været i stand til at overføre 100 gigabit, i det mindste i teorien. Netværksudstyrsvirksomheder har tilbudt 100 gigabit-switche siden 2010. Men i praksis var overførsler over lange afstande meget langsommere. Det skyldes, at data ikke bevæger sig gennem internettet i en lige linje. Det er mindre som en supermotorvej og mere som et motorvejssystem på tværs af statsgrænserne. Hvis du ville køre fra San Francisco til New York, ville du passere flere byer undervejs, mens du overførte mellem forskellige motorvejsstrækninger. Hvis man på samme måde vil sende en fil fra San Francisco til New York på internettet – eller via ESnet – vil dataene strømme gennem hardware, der er placeret i byer over hele landet.
ESnet
NASA gennemførte en 98 gigabit-overførsel mellem Goddard og University of Utah over ESnet i 2012. Og Alcatel-Lucent og BT slog den rekord tidligere i år med en 1,4 terabit-forbindelse mellem London og Ipswich. Men i begge tilfælde havde de to steder en direkte forbindelse, hvilket man sjældent ser i virkelige forbindelser.
På internettet og ESnet skaber hvert stop undervejs potentiale for en flaskehals, og hvert stykke udstyr skal være klar til at håndtere fulde 100 gigabit-hastigheder. I november fik holdet endelig det til at fungere. “Denne demonstration handlede om at bruge kommerciel, standardteknologi og være i stand til at opretholde overførslen af et stort datanetværk”, siger Tony Celeste, salgsdirektør hos Brocade, som er det firma, der fremstillede det udstyr, der blev brugt i den rekordstore test.
Eksperimenter for fremtiden
Men i mellemtiden bringer netværket teknologien videre på andre måder. Forskere har brugt det til at udforske virtuelle netværkskredsløb kaldet “OSCARS”, som kan bruges til at skabe komplekse netværk uden komplicerede hardwareændringer. Og de arbejder på såkaldte netværks-“DMZ’er”, som kan opnå usædvanligt høje hastigheder ved at håndtere sikkerheden uden traditionelle netværksfirewalls.
Disse løsninger er designet specielt til net, hvor der finder et lille antal meget store overførsler sted – i modsætning til det kommercielle internet, hvor der finder mange små overførsler sted. Men der er stadig meget, som kommercielle internetvirksomheder kan lære af ESnet. Teleselskabet XO Communications har allerede en 100 gigabit backbone, og vi kan forvente, at flere virksomheder vil følge trop.
Og selv om vi ikke vil se 10-gigabit-forbindelser – og slet ikke 100 gigabit-forbindelser – i hjemmet lige foreløbig, vil internetbackbones med højere kapacitet betyde mindre overbelastning, efterhånden som flere og flere mennesker streamer video i høj opløsning og downloader stadig større filer. Og ESnet stopper ikke her. Bell siger, at organisationen allerede arbejder på et 400 gigabit-netværk, og at det langsigtede mål er et terabyte per sekund-netværk, hvilket er ca. 100.000 gange hurtigere end de nuværende forbindelser i hjemmet. Det lyder nu som science fiction.
OPDATERING 13:40 EST 17/06/14: Denne historie er blevet opdateret for at gøre det klart, at ESnet drives af Energiministeriet.
*OPDATERING 16:40 EST 17/06/14: Denne historie er blevet opdateret for at undgå forvirring mellem ESnets produktionsnetværk og dets mere eksperimentelle testbed-netværk. *