Quando o diretor financeiro do Google, Patrick Pichette, disse que o gigante da tecnologia poderia trazer 10 gigabits por segundo de conexões de internet para as casas americanas, parecia ficção científica. Isso é cerca de 1.000 vezes mais rápido do que as conexões de casa de hoje. Mas para a NASA, é muito lento.
Embora o resto de nós envie dados através da internet pública, a agência espacial usa uma rede sombra chamada ESnet, abreviação de Energy Science Network, um conjunto de tubos privados que tem demonstrado transferências de dados entre países de 91 gigabits por segundo – o mais rápido do seu tipo já reportado.
NASA não vai trazer essas velocidades para as casas, mas está usando essa tecnologia de rede super-rápida para explorar a próxima onda de aplicações computacionais. A ESnet, que é executada pelo Departamento de Energia dos EUA, é uma ferramenta importante para pesquisadores que lidam com grandes quantidades de dados gerados por projetos como o Large Hadron Collider e o Human Genome Project. Ao invés de enviarem discos rígidos pelo correio, eles podem trocar dados através da rede ultra-rápida. “Nossa visão para o mundo é que a descoberta científica não deve ser limitada pela geografia”, diz o diretor da ESnet, Gregory Bell.
A ESnet e os pesquisadores são organizações como a NASA são tecnologias de redes de teste de campo que podem eventualmente encontrar seu caminho para a internet comercial. Em resumo, a ESnet é uma janela para o que nosso mundo da computação eventualmente será.
A Outra Rede
A primeira rede nacional de pesquisa de computadores foi a ARPAnet do Departamento de Defesa, que evoluiu para a internet moderna. Mas não foi a última rede do seu tipo. Em 1976, o Departamento de Energia patrocinou a criação da Rede de Energia de Fusão Magnética para conectar o que é hoje o Centro Nacional de Computação Científica de Pesquisa Energética com outros laboratórios de pesquisa. Em 1980, a agência criou uma segunda rede, chamada Rede de Física de Alta Energia, para conectar pesquisadores de física de partículas em laboratórios nacionais. À medida que a rede se tornou mais importante, os chefes da agência perceberam que não fazia sentido manter várias redes e fundiram as duas em uma só: ESnet.
A natureza da rede muda com os tempos. No início, ela funcionava em linhas terrestres e links de satélite. Hoje ela usa linhas de fibra óptica, abrangendo os 17 laboratórios nacionais do DOE e muitos outros sites, como os laboratórios de pesquisa universitários. Desde 2010, a ESnet e a Internet2 – uma rede internacional sem fins lucrativos construída em 1995 para pesquisadores após a comercialização da Internet – têm alugado “fibra escura”, o excesso de capacidade de rede construída por provedores de Internet comerciais durante a bolha da Internet no final dos anos 90.
Uma Internet Fast Lane
Em novembro, usando essa rede, a equipe de redes de computadores High End da NASA conseguiu sua transferência de 91 gigabits entre Denver e o Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland. Foi a transferência de dados ponta a ponta mais rápida já realizada sob condições do “mundo real”.
ESnet tem sido capaz de transferências de 100 gigabits, pelo menos em teoria. As empresas de equipamentos de rede têm oferecido comutadores de 100 gigabit desde 2010. Mas na prática, as transferências de longa distância eram muito mais lentas. Isso porque os dados não viajam pela internet em linha reta. É menos como uma super-estrada e mais como um sistema de auto-estradas interestaduais. Se você quisesse dirigir de São Francisco para Nova York, você passaria por várias cidades ao longo do caminho ao transferir entre diferentes trechos de auto-estrada. Da mesma forma, para enviar um arquivo de São Francisco para Nova York pela internet – ou pela ESnet – os dados fluirão através de hardware alojado em cidades do país.
ESnet
NASA fez uma transferência de 98 gigabit entre Goddard e a Universidade de Utah sobre a ESnet em 2012. E Alcatel-Lucent e BT apagaram esse recorde no início deste ano com uma conexão de 1,4 terabit entre Londres e Ipswich. Mas em ambos os casos, os dois locais tinham uma conexão direta, algo que você raramente vê em conexões do mundo real.
Na internet e na ESnet, cada parada no caminho cria o potencial para um gargalo, e cada peça de equipamento deve estar pronta para lidar com velocidades totais de 100 gigabit. Em novembro, a equipe finalmente fez funcionar. “Esta demonstração foi sobre o uso de tecnologia comercial, pronta para uso e poder sustentar a transferência de uma grande rede de dados”, diz Tony Celeste, diretor de vendas da Brocade, a empresa que fabricou o equipamento usado no teste de quebra de recorde.
Experiments for the Future
Meanwhile, a rede está avançando o estado da arte de outras maneiras. Pesquisadores a têm usado para explorar circuitos de rede virtuais chamados “OSCARS”, que podem ser usados para criar redes complexas sem mudanças complexas de hardware. E eles estão trabalhando no que são conhecidos como “DMZs de rede”, que podem alcançar velocidades excepcionalmente rápidas manipulando a segurança sem firewalls de rede tradicionais.
Estas soluções são projetadas especificamente para redes em que um pequeno número de transferências muito grandes ocorrem – ao contrário da internet comercial, onde muitas transferências pequenas ocorrem. Mas ainda há muito para as empresas de internet comercial aprenderem com a ESnet. A empresa de telecomunicações XO Communications já tem um backbone de 100 gigabit, e podemos esperar que mais empresas sigam o exemplo.
Embora não vejamos conexões de 10 gigabit—apenas 100 gigabit conexões—em casa em breve, backbones de internet de maior capacidade significará menos congestionamento à medida que mais e mais pessoas transmitem vídeo de alta definição e baixam arquivos cada vez maiores. E a ESnet não vai parar por aí. Bell diz que a organização já está trabalhando em uma rede de 400 gigabit, e o objetivo a longo prazo é uma rede terabyte por segundo, que é cerca de 100.000 vezes mais rápida do que as conexões domésticas atuais. Agora isso parece ficção científica.
Atualização 13:40 EST 06/17/14: Esta história foi atualizada para deixar claro que a ESnet é administrada pelo Departamento de Energia.
*Atualização 16:40 EST 06/17/14: Esta história foi atualizada para evitar confusão entre a rede de produção da ESnet e sua rede de banco de testes mais experimental. *