影子网络ESnet：比谷歌光纤快100倍

据国外媒体报道，当谷歌首席财务官帕特里克·皮切特（Patrick Pichette）表示公司可能将会给美国家庭带来10Gbps的网络（谷歌光纤目前的速度为1Gbps）时，感觉就像是科幻小说。那相当于是当下网速的1000倍。而对于美国国家航空航天局（NASA）而言，该速度则实在太慢了。

普通网民是通过公共互联网发送数据，而NASA则使用名为ESnet（全称为Energy Science Network，“能源科学网络”）的影子网络——属私有网络管道，横跨全美的数据传输速度达到91Gbps，为同类网络的最快。

NASA并不是要将这种网速带给普通家庭，而是利用该超快的网络技术来探索下一波计算应用程序。ESnet由美国能源部运营，是研究人员处理大强子对撞机、人类基因组计划等项目产生的海量数据的重要工具。他们可以通过该网络快速传输数据，而无需通过邮寄来回寄送硬盘。“我们对于世界的愿景是，科学探索不应该受到地域限制。”ESnet主管格雷戈里·贝尔（Gregory Bell）说。

为了使得其网络尽可能地快速，ESnet和NASA等机构的研究人员在实地试验最终可能会延伸至商用互联网的网络技术。总之，ESnet可以说是前瞻未来计算世界的窗口。

ESnet由来

第一个全美范围的计算机研究网络是国防部的ARPAnet，该网络后来演变成了现代互联网。但它并非最近的一个同类网络。1976年，能源部提出建造地磁聚变能网络来连接国家能源研究科学计算中心与其它的研究实验室。该机构后在1980年创建了名为“高能物理网络”的另外一个网络，用以连接国家实验室的粒子物理研究人员。随着网络变得越发重要，机构负责人们意识到不应同时维护运行多个网络，于是将两个网络合二为一：ESnet。

ESnet的性质随着时代的变化而变化。早期，它运行于陆线和卫星链路。如今，它则使用光纤线，横跨能源部的17个国家实验室和诸多其它的站点，如大学研究实验室。自2010年以来，ESnet和1995年成立的面向研究人员的非盈利国际网络Internet2一直在租赁“暗光纤”（光缆中未使用的光纤）。

互联网快车道

去年11月，利用ESnet网络，NASA的高端计算机网络团队在丹佛和位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心之间实现了91Gbps的传输速度。这是有史以来在“现实世界”条件下所完成的最快的端对端数据传输。

ESnet能够进行100Gbps的传输已有很长一段时间，至少理论上是这样。网络设备公司们2010年以来一直在提供100Gbps的交换器。但在实践中，长距离传输要慢得多。那是因为数据在互联网上并不是直线穿行，更像是在洲际公路系统而非高速公路中传输。

图2-ESnet连接的站点地图

2012年，NASA通过ESnet在戈达德和犹他大学之间实现过98Gbps的传输。阿尔卡特朗讯和BT今年早些时候打破了这一纪录，它们在伦敦和伊普斯威奇之间实现了每秒1.4TB的网络传输速度。但在这两个案例中，两个地方都是直接连接，这在现实网络连接中并不常见。

在互联网和ESnet上，传输过程中的每一个站点都有可能造成瓶颈，每一个网络设备都必须要做好承载100Gbps速度的准备。去年11月，该团队终于找到了办法。“这次演示是关于使用现有的商用技术，以及维持大型数据网络的传输。”用于创纪录测试的设备制造商Brocade销售主管托尼·塞莱斯特（Tony Celeste）指出。

针对未来的试验

与此同时，该网络也在推动其它科学技术的发展。研究人员利用它来探索虚拟网络线路“OSCARS”，OSCARS能够用于在没有复杂的硬件变化的情况下创建复杂网络。他们也在研究名为“DMZs”的网络，DMZs能够通过在没有传统网络防火墙的情况下处理安全问题，从而取得极快的速度。

这些解决方案针对的是处理少数大型数据传输的网络，不同于处理大量小型传输的商用互联网。不过，ESnet还是有不少地方值得商用互联网公司借鉴。通信公司XO Communications已经拥有100 Gbps的主干网，预计未来会有更多的公司跟进。

虽然10Gbps网络——更不用说100Gbps网络了——短期内还不会进入普通家庭，但更高容量的互联网主干网将意味着堵塞情况会减少。ESnet也不打算止步于此。贝尔称，其机构已经在着手打造400Gbps的网络，长期目标则是创建每秒1TB的网络——约为当下家庭网速的10万倍。那听起来就真的像是科幻小说了。

译者：乐邦

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