Введение
Сеть энергетических наук (ESnet) — это высокоскоростная компьютерная сеть, обслуживающая ученых Министерства энергетики США (DOE) и их коллег по всему миру. Ею управляют сотрудники Национальной лаборатории имени Лоуренса Беркли. К этой сети напрямую подключены более 40 лабораторий и исследовательских площадок Управления науки Министерства энергетики. Сеть ESnet также связывает исследовательские и коммерческие сети, что позволяет исследователям DOE сотрудничать с учеными во всем мире.
Обзор
Сеть энергетических наук (ESnet) является сетевым пользовательским центром Управления науки, обеспечивающим возможности передачи данных для нужд крупномасштабных научных исследований. Созданная в 1986 году путем объединения операций более ранних сетевых проектов Министерства энергетики (DOE), известных как HEPnet (для физики высоких энергий) и MFEnet (для исследований в области магнитного термоядерного синтеза), ESnet находится под управлением Программы научных вычислений (Scientific Computing Research Program), управляется и эксплуатируется подразделением Scientific Networking в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и используется для поддержки научной миссии DOE. ESnet соединяет национальную лабораторную систему DOE, десятки других объектов DOE, исследовательские и коммерческие сети по всему миру, предоставляя ученым из лабораторий DOE и академических учреждений по всей стране возможность передавать потоки данных и получать доступ к удаленным исследовательским ресурсам в режиме реального времени. ESnet предоставляет сетевую инфраструктуру и услуги, необходимые национальным лабораториям, крупным научным коллаборациям и исследовательскому сообществу DOE. Услуги ESnet направлены на обеспечение высокоскоростного соединения для поддержки сотрудничества ученых в различных областях исследований в США и, с декабря 2014 года, в Европе, с целью расширения международного сотрудничества. По данным ESnet, в период с 1990 по 2019 год средний объем трафика увеличивался в 10 раз каждые 47 месяцев. В 2009 году ESnet получил 62 миллиона долларов США в рамках Американского закона о восстановлении и реинвестициях (ARRA) от Управления науки Министерства энергетики США для инвестиций в свою инфраструктуру и обеспечения необходимой поддержки для научных открытий в новую эпоху науки, интенсивно использующей данные. ESnet5 – сеть пятого поколения ESnet – была запущена в ноябре 2012 года, обеспечив увеличение пропускной способности для исследовательских объектов DOE. В настоящее время ESnet работает над обновлением следующего поколения под названием ESnet6.
Текущая конфигурация сети (ESnet 5)
В октябре 2011 года ESnet развернула свою магистральную сеть на 100 Гбит/с, известную внутри как ESnet 5. Сеть обслуживает всю систему национальных лабораторий Министерства энергетики США (DOE), ее суперкомпьютерные центры и основные научные приборы со скоростью, в 10 раз превышающей скорость сети предыдущего поколения ESnet. ESnet сотрудничала с Internet2, сетью, соединяющей американские университеты и исследовательские институты, для развертывания своей сети 100 Гбит/с на новой, высокомасштабируемой оптической инфраструктуре, которой обе организации совместно пользуются в интересах своих сообществ. Проект был профинансирован в 2009 году в размере 62 миллионов долларов США из средств, выделенных в рамках Закона об американском восстановлении и реинвестициях. Эта сеть, получившая название «Инициатива по развитию сетей», была создана для удовлетворения растущих потребностей в передаче данных между суперкомпьютерными центрами DOE. В декабре 2014 года ESnet расширила зону охвата, развернув четыре новых высокоскоростных трансатлантических канала связи, предоставив исследователям из национальных лабораторий и университетов США сверхбыстрый доступ к научным данным, получаемым с Большого адронного коллайдера (LHC) и других исследовательских объектов в Европе. Трансатлантическое расширение ESnet обеспечивает общую пропускную способность 340 гигабит в секунду (Гбит/с) и поддерживает научное сотрудничество. Для обеспечения максимальной отказоустойчивости новой инфраструктуры оборудование ESnet в Европе будет соединено выделенными 100-гигабитными каналами связи от общеевропейской сетевой организации GÉANT. Новые трансатлантические каналы связи опираются на успех US LHCNet – совместного проекта Caltech и CERN, возглавляемого Харви Ньюманом из Caltech.
ESnet6
Сеть ESnet следующего поколения, ESnet6, разработана для того, чтобы помочь исследовательскому сообществу Министерства энергетики США справляться с растущими объемами данных, предоставляя им большую пропускную способность, повышенную гибкость и более высокую скорость передачи данных. Ожидается, что ESnet6 будет оснащена новой программно-управляемой сетевой архитектурой, которая позволит быстрее разрабатывать, тестировать и внедрять инновации. Архитектура, как сообщается, включает в себя: оптическое, основное и оконечное сервисное оборудование, развернутое на выделенной оптоволоконной магистрали ESnet. Масштабируемая архитектура коммутационного ядра в сочетании с программируемым сервисным уровнем для обеспечения высокоскоростного обмена данными. Оптические каналы пропускной способностью от 100 до 400 Гбит/с, с потенциальной емкостью до восьми раз превышающей возможности ESnet5. Сервисы мониторинга и измерения сети в режиме 24/7/365 для обеспечения ее работы на пиковой производительности. Функции кибербезопасности для защиты сети, помощи подключенным объектам и защиты устройств в случае кибератаки.
Optical, core, and service edge equipment deployed on ESnet's dedicated fiber optic cable backbone. A scalable switching core architecture coupled with a programmable services edge to facilitate high speed data movement. 100 to 400 Gbit/s optical channels, with up to eight times the potential capacity compared to ESnet5. Services that monitor and measure the network 24/7/365 to ensure it is operating at peak performance. Cybersecurity capabilities to protect the network, assist its connected sites, and defend its devices in the event of a cyberattack.
Награды и награды для ESnet
2015 Премия за достижения в области энергетики: Министр энергетики Эрнест Мониз награжден за разработку OSCARS – системы безопасных каналов и резервирования по требованию. Награды Секретаря – высшая форма нематериального признания заслуг сотрудников департамента. 2015 CENIC Innovations in Networking Award: награда присуждена за разработку 100-гигабитной сети с программно-определяемой архитектурой (100G SDN). 2012 Топ-10 правительственных ИТ-инноваторов по версии InformationWeek: ESnet отмечен как разработчик новой общенациональной сети со скоростью 100 гигабит в секунду, финансируемой в рамках Инициативы по развитию сетей и запущенной в полном объеме в ноябре 2012 года. Это уже второй раз за четыре года, когда ESnet получает такое признание. 2012 Fierce Innovators: Команда развертывания ESnet5, ответственная за внедрение национальной сети со скоростью 100 Гбит/с, которая начала функционировать в ноябре, вошла в первый ежегодный список "Fierce 15" – рейтинг лучших федеральных сотрудников и команд, продемонстрировавших выдающиеся инновации. 2011 Internet2 IDEA Awards: Два проекта ESnet удостоены наград IDEA (Internet2 Driving Exemplary Applications). Internet2 признал OSCARS (On Demand Secure Circuits and Advance Reservation System), разработанный командой ESnet под руководством Чин Гуока, в которую входили Эвангелос Чаниотакис, Эндрю Лейк, Эрик Пуюул и Мэри Томпсон. Также наградой IDEA в студенческой категории была отмечена демонстрационная версия приложения ESnet MAVEN (Monitoring and Visualization of Energy Consumed by Networks) – система мониторинга и визуализации энергопотребления сетей. 2009 Топ-10 правительственных ИТ-инноваторов по версии InformationWeek: награда присуждена за разработку и внедрение системы безопасных каналов и резервирования по требованию (OSCARS). 2019 Excellence. Gov Award: награда присуждена за достижения в области применения технологий. Премия Excellence Gov, спонсируемая Группой по сотрудничеству и трансформации Индустриального консультативного совета (IAC), отмечает информационные технологии (ИТ) проекты федерального правительства.