The Shadow Internet That's 100 Times Faster Than Google Fiber

Gdy szef finansów Google Patrick Pichette powiedział, że gigant technologiczny może przynieść 10 gigabitów na sekundę połączeń internetowych do amerykańskich domów, to wydawało się jak science fiction. To jest około 1,000 razy szybciej niż dzisiejsze połączenia domowe. Ale dla NASA, to jest wręcz powolne.

Podczas gdy reszta z nas wysyła dane przez publiczny Internet, agencja kosmiczna używa sieci cieni o nazwie ESnet, skrót od Energy Science Network, zestaw prywatnych rur, które zademonstrowały międzykrajowe transfery danych 91 gigabitów na sekundę–najszybsze tego typu kiedykolwiek zgłoszone.

NASA nie zamierza przynieść tych prędkości do domów, ale używa tej superszybkiej technologii sieciowej do zbadania następnej fali aplikacji obliczeniowych. ESnet, który jest prowadzony przez Departament Energii USA, jest ważnym narzędziem dla naukowców, którzy mają do czynienia z ogromnymi ilościami danych generowanych przez projekty takie jak Wielki Zderzacz Hadronów i Human Genome Project. Zamiast wysyłać dyski twarde pocztą, mogą oni wymieniać się danymi za pośrednictwem ultraszybkiej sieci. „Nasza wizja świata jest taka, że odkrycia naukowe nie powinny być ograniczone przez geografię,” mówi dyrektor ESnet Gregory Bell.

View more

W tworzeniu swojej sieci tak szybkiej, jak to tylko możliwe, ESnet i naukowcy to organizacje takie jak NASA testują technologie sieciowe, które mogą ostatecznie znaleźć drogę do komercyjnego Internetu. W skrócie, ESnet jest oknem na to, jak ostatecznie będzie wyglądał nasz komputerowy świat.

Inna sieć

Pierwszą ogólnokrajową komputerową siecią badawczą była ARPAnet Departamentu Obrony, która ewoluowała w nowoczesny Internet. Nie była to jednak ostatnia sieć tego rodzaju. W 1976 r. Departament Energii sponsorował utworzenie Magnetic Fusion Energy Network, aby połączyć dzisiejsze Narodowe Naukowe Centrum Obliczeniowe Badań Energetycznych z innymi laboratoriami badawczymi. Następnie w 1980 r. agencja stworzyła drugą sieć o nazwie High Energy Physics Network, aby połączyć naukowców zajmujących się fizyką cząstek elementarnych w laboratoriach krajowych. Ponieważ sieci stały się coraz ważniejsze, szefowie agencji zdali sobie sprawę, że utrzymywanie wielu sieci nie ma sensu i połączyli je w jedną: ESnet.

Natura sieci zmienia się wraz z upływem czasu. W początkowym okresie działała na liniach naziemnych i łączach satelitarnych. Dziś wykorzystuje linie światłowodowe, obejmujące 17 laboratoriów krajowych DOE i wiele innych miejsc, takich jak uniwersyteckie laboratoria badawcze. Od 2010 roku ESnet i Internet2—niezarobkowa międzynarodowa sieć zbudowana w 1995 roku dla naukowców po skomercjalizowaniu Internetu—wynajmują „ciemne włókna”, nadmiar przepustowości sieci zbudowanej przez komercyjnych dostawców Internetu podczas bańki internetowej pod koniec lat 90-tych.

Internet Fast Lane

W listopadzie, używając tej sieci, zespół High End Computer Networking NASA osiągnął 91 gigabitowy transfer pomiędzy Denver i NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, Maryland. Był to najszybszy transfer danych end-to-end kiedykolwiek przeprowadzony w warunkach „real world”.

ESnet od dawna jest zdolny do 100 gigabitowych transferów, przynajmniej w teorii. Firmy produkujące sprzęt sieciowy oferują przełączniki 100-gigabitowe od 2010 roku. W praktyce jednak transfery na duże odległości były znacznie wolniejsze. To dlatego, że dane nie podróżują przez internet w linii prostej. W mniejszym stopniu przypomina to superautostradę, a bardziej system autostrad międzystanowych. Gdybyś chciał przejechać z San Francisco do Nowego Jorku, po drodze mijałbyś wiele miast, przesiadając się na różnych odcinkach autostrady. Podobnie, aby wysłać plik z San Francisco do Nowego Jorku przez Internet–lub przez ESnet–dane będą przepływać przez sprzęt znajdujący się w miastach w całym kraju.

NASA wykonała 98 gigabitowy transfer między Goddardem a Uniwersytetem Utah przez ESnet w 2012 roku. Natomiast firmy Alcatel-Lucent i BT pobiły ten rekord na początku tego roku, łącząc Londyn i Ipswich z prędkością 1,4 terabitów. Ale w obu przypadkach, dwie lokalizacje miały bezpośrednie połączenie, coś, co rzadko można zobaczyć w prawdziwych światowych połączeniach.

W Internecie i ESnet, każdy przystanek po drodze tworzy potencjał dla wąskiego gardła, a każdy kawałek sprzętu musi być gotowy do obsługi pełnych 100 gigabitowych prędkości. W listopadzie, zespół wreszcie zrobić to działa. „Ta demonstracja dotyczyła wykorzystania komercyjnej, dostępnej w sprzedaży technologii i możliwości utrzymania transferu dużej sieci danych” – mówi Tony Celeste, dyrektor ds. sprzedaży w firmie Brocade, która wyprodukowała sprzęt wykorzystany w rekordowym teście.

Eksperymenty na przyszłość

W międzyczasie sieć przyczynia się do rozwoju stanu techniki na inne sposoby. Naukowcy wykorzystali ją do zbadania wirtualnych obwodów sieciowych zwanych „OSCARS”, które mogą być używane do tworzenia złożonych sieci bez skomplikowanych zmian sprzętowych. I pracują nad tym, co jest znane jako sieciowe „DMZ”, które mogą osiągnąć niezwykle szybkie prędkości poprzez obsługę bezpieczeństwa bez tradycyjnych firewalli sieciowych.

Te rozwiązania są zaprojektowane specjalnie dla sieci, w których mała liczba bardzo dużych transferów ma miejsce – w przeciwieństwie do komercyjnego Internetu, gdzie odbywa się wiele małych transferów. Jednak komercyjne firmy internetowe wciąż mogą się wiele nauczyć od ESnetu. Firma telekomunikacyjna XO Communications ma już 100-gigabitową sieć szkieletową, i możemy się spodziewać, że więcej firm pójdzie w jej ślady.

Aczkolwiek nie zobaczymy 10-gigabitowych połączeń—nie mówiąc już o 100-gigabitowych połączeniach— w domu w najbliższym czasie, większa pojemność sieci szkieletowych Internetu będzie oznaczać mniejszy tłok, jako że coraz więcej ludzi strumieniuje wideo w wysokiej rozdzielczości i pobiera coraz większe pliki. I ESnet nie zatrzymuje się na tym. Bell twierdzi, że organizacja już pracuje nad siecią 400 gigabitów, a jej długoterminowym celem jest sieć o przepustowości terabajtów na sekundę, czyli około 100 000 razy szybsza niż dzisiejsze połączenia domowe. Teraz to brzmi jak science fiction.

Update 13:40 EST 06/17/14: Ta historia została zaktualizowana, aby wyjaśnić, że ESnet jest prowadzony przez Departament Energii.

*Update 4:40 PM EST 06/17/14: Ta historia została zaktualizowana, aby uniknąć zamieszania między siecią produkcyjną ESnet i jej bardziej eksperymentalną siecią testową. *