探秘ESnet：比谷歌光纖快100倍的“影子互聯(lián)網(wǎng)”

　　ICCSZ訊  當谷歌首席財務官帕特里克·皮切特(Patrick Pichette)宣稱這家科技巨頭將給美國家庭用戶帶來數(shù)據(jù)傳輸速度高達10GB/秒的互聯(lián)網(wǎng)服務時，這一豪言壯語聽起來就像是科幻小說一樣不現(xiàn)實。因為與今天的家庭寬帶服務相比，谷歌構想中的這種高速網(wǎng)絡要快1000倍左右。但對于美國國家航空航天局(NASA)來說，這種速度卻顯得太慢了。該網(wǎng)絡能在美國國內以91GB/秒的速度傳輸數(shù)據(jù)，在已知同類網(wǎng)絡中是最快的。

　　當谷歌首席財務官帕特里克·皮切特(Patrick Pichette)宣稱這家科技巨頭將給美國家庭用戶帶來數(shù)據(jù)傳輸速度高達10GB/秒的互聯(lián)網(wǎng)服務時，這一豪言壯語聽起來就像是科幻小說一樣不現(xiàn)實，因為與今天的家庭寬帶服務相比，谷歌構想中的這種高速網(wǎng)絡要快1000倍左右。但對于美國國家航空航天局(NASA)來說，這種速度卻顯得太慢了。

　　對美國家庭用戶來說，數(shù)據(jù)傳輸是通過公共互聯(lián)網(wǎng)進行的;而與此相比，美國國家航空航天局所使用的則是一個被稱作“ESnet”的影子網(wǎng)絡，這是“Energy Science Network”(能源科學網(wǎng)絡)的縮略詞，該網(wǎng)絡由一整套私人管道構成，能在全美范圍內以91GB/秒的速度進行數(shù)據(jù)傳輸，在已知同類網(wǎng)絡中是最快的。

　　美國國家航空航天局不會將這種速度的網(wǎng)絡服務帶給普通家庭用戶，但該局正在利用這種超快的網(wǎng)絡技術來探索下一波的計算應用。ESnet就是這樣的一個“試驗臺”，供科學家探索新的想法，隨后再將其推廣至商用互聯(lián)網(wǎng)。對于研究人員來說，這是個很重要的工具，能讓他們通過這個平臺來處理由大型強子對撞機(Large Hadron Collider)和人類基因組計劃(Human Genome Project)等項目所生成的海量數(shù)據(jù)。

　　借由美國能源部運作下的ESnet，研究人員無需通過郵件的方式來回傳遞硬盤，只需通過這個超快的網(wǎng)絡來交換數(shù)據(jù)即可。簡而言之，ESnet就是一個“窗口”;從這個窗口望出去，人們所能看到的是計算世界將在未來最終演變成的樣子。“我們對這個世界的構想是，科學發(fā)現(xiàn)不應受到地理的制約。”ESnet負責人格雷戈里·貝爾(Gregory Bell)說道。

　　另一個網(wǎng)絡

　　第一個覆蓋全美的計算機研究網(wǎng)絡是美國國防部的ARPAnet，這個網(wǎng)絡后來演變成了現(xiàn)代的互聯(lián)網(wǎng)。但是，ARPAnet并非同類網(wǎng)絡中的最后一個。在1976年，美國能源部贊助開發(fā)了Magnetic Fusion Energy NETwork(磁聚變能網(wǎng)絡)，將今天的國家能源研究中心(NERSC)與其他研究實驗室連為一體。

　　隨后，美國能源部又在1980年創(chuàng)建了另一個名為“High Energy Physics”(高能物理)的網(wǎng)絡，以便全美實驗室中的粒子物理研究人員進行通聯(lián)。而隨著網(wǎng)絡重要性的日益提高，美國能源部高官認識到維護多個網(wǎng)絡并無意義，因此就將這兩個網(wǎng)絡合為一體 ，從而構成了今天的ESnet。

　　這個網(wǎng)絡經(jīng)歷了與時俱進的演變，早期該網(wǎng)絡基于地線和衛(wèi)星連接運行，而時至今日使用的則是遍布美國能源部下屬17個國家實驗室及其他很多實驗室(如大學研究實驗室等)的光纖。ESnet和Internet2——這是在互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化以后，于1995年為研究人員建立起來的非盈利國際網(wǎng)絡——一直都在租用“暗光纖”(暗光纖)，也就是商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務提供商在二十世紀九十年代末互聯(lián)網(wǎng)泡沫時期所建立起來的過剩網(wǎng)絡容量。

　　互聯(lián)網(wǎng)快速路

　　去年11月份，美國國家航空航天局下屬“高端計算機網(wǎng)絡”(High End Computer Networking)團隊利用ESnet網(wǎng)絡實現(xiàn)了91GB/秒的數(shù)據(jù)傳輸速度，這次傳輸是在丹佛和位于馬里蘭州格林貝爾(Greenbelt)的美國宇航局戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center in Greenbelt)之間進行的，是在“真實世界”環(huán)境中進行的最快的一次端對端數(shù)據(jù)傳輸。

　　在很久以前，ESnet就已經(jīng)有能力進行10GB/秒的數(shù)據(jù)傳輸，至少從理論上來說是可以。自2010年以來，網(wǎng)絡設備公司就一直都在提供100GB交換機。但在實際使用中，遠距離傳輸?shù)乃俣葎t要慢得多，這是因為數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)中的傳輸并不是直線進行的。

　　打個比方，數(shù)據(jù)傳輸更像是州際公路系統(tǒng)，而較少地類似于超級高速公路。如果有人想要通過州際公路系統(tǒng)從舊金山駕車到紐約，那么就必須沿途穿過多個城市;類似的，如果要通過互聯(lián)網(wǎng)——或ESnet——從舊金山向紐約傳送一個文件，那么這些數(shù)據(jù)就將流經(jīng)多個城市中的硬件系統(tǒng)。

　　ESnet所連接的網(wǎng)站地圖(騰訊科技配圖)

　　在2012年，美國國家航空航天局曾通過ESnet網(wǎng)絡在戈達德太空飛行中心到猶他大學之間進行過一次98GB/秒的數(shù)據(jù)傳輸。今年早些時候，阿爾卡特朗訊和英國電信更是以1.4TB/秒的數(shù)據(jù)傳輸速度刷新了這一紀錄，當時的傳輸是在倫敦和伊普斯維奇學校(Ipswich)之間進行的。不過，在這兩次數(shù)據(jù)傳輸中，兩地之間都擁有直連通道，而這在現(xiàn)實世界的網(wǎng)絡連接中幾乎是看不到的。

　　無論是在互聯(lián)網(wǎng)還是在ESnet網(wǎng)絡上，數(shù)據(jù)傳輸沿途的每一站都有可能會遭遇瓶頸，而每一個網(wǎng)絡設備都必須做好處理100GB傳輸速度的準備。去年11月份，“高端計算機網(wǎng)絡”團隊最終做到了這一點。

　　“這次數(shù)據(jù)傳輸與使用商業(yè)化的現(xiàn)成技術以及在一個大型數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中保持數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰τ嘘P。”博科公司的銷售負責人托尼·(Brocade)說道，這家公司制造了破紀錄測試中所使用的網(wǎng)絡設備。

　　未來實驗

　　與此同時，這個網(wǎng)絡正在以其他一些方式來推進最先進的技術發(fā)展。研究人員使用ESnet來探索名為“Oscars”(奧斯卡)的虛擬網(wǎng)絡線路，這種線路可被用來創(chuàng)造出復雜的網(wǎng)絡，卻無需在硬件方面作出復雜的改變。同時，研究人員還在致力于構建“DMZ”的網(wǎng)絡，這個網(wǎng)絡能在沒有傳統(tǒng)防火墻的情況下執(zhí)行安全操作，從而實現(xiàn)極其迅速的數(shù)據(jù)傳輸速度。

　　這些解決方案是專門為數(shù)量很少但規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)傳輸活動而設計的，相比之下商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則是用于數(shù)量龐大但規(guī)模較小的傳輸。盡管如此，商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司也仍舊可從ESnet身上學到很多東西。電信公司XO Communications已經(jīng)擁有了一個100GB的骨干網(wǎng)，預計未來將有更多公司追隨XO的腳步。

　　雖然近期內家庭用戶不可能擁有10GB/秒的數(shù)據(jù)傳輸速度，但互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)容量的提高則將意味著，盡管將有越來越多的用戶會流播放高清視頻和下載大文件，網(wǎng)絡擁塞的現(xiàn)象卻會變得越來越少。

　　這并非ESnet的止步之所。貝爾表示，美國能源部已經(jīng)在開發(fā)400GB網(wǎng)絡，其長期目標是構建1TB/秒的高速網(wǎng)絡，也就是說，其數(shù)據(jù)傳輸速度相當于今天的家庭網(wǎng)絡的10萬倍左右。跟谷歌的豪語相比，或許這才該算是真正的科幻小說吧。