Будущее высокоскоростных сетей

Могут ли правительство и научные круги действительно создать Internet следующего поколения, имея в своем распоряжении в качестве испытательного стенда две высокоскоростные сети - vBNS и Abilene? Ответить на этот вопрос невозможно, учитывая, что Национальный научный фонд США (NSF), финансирующий эти проекты, намерен прекратить изливать «золотой дождь» в конце марта.

Мы стремимся повторить успех ARPANET и NSFNet, превратившихся в конечном итоге в Internet, создав более быструю и более «интеллектуальную» сеть. Рита Колвелл, директор фонда NSF

Обе сети до сих пор используются недостаточно. Для них создано не так уж много усовершенствованных приложений, и любая технология, переходящая после апробации в коммерческий сектор, остается в основном незамеченной.

В 1995 году NSF поручил компании MCI WorldCom разработать сервис Backbone Network (vBNS), который бы обладал очень высокой производительностью. Эта сеть создавалась с целью предоставить ведущим научным институтам США высокоскоростную связь друг с другом и с национальными суперкомпьютерными центрами NSF, созданными в университете штата Иллинойс и университете г. Сан-Диего.

NSF стремился повторить успех ARPANET и NSFNet, превратившихся в конечном итоге в Internet, создав более быструю и более «интеллектуальную» сеть, разработав новый класс приложений, способных использовать такую инфраструктуру, а затем найдя предпринимателей, которые могли бы использовать эту технологию.

Магистраль vBNS возникла как структура ATM, но сейчас она состоит из двух параллельных сетей. В одной из них используются маршрутизаторы Cisco, поддерживается протокол IPv6 по каналам ATM и скорость передачи 622 Мбит/с, а во второй применяются маршрутизаторы Juniper M40, работающие по протоколу IPv4 по каналам SONET с производительностью уровня OC-12 и OC-48. Согласно данным MCI WorldCom, эта сеть, имеющая длину свыше 32 тыс. км, обслуживает более 100 потребителей.

Вторая высокоскоростная магистраль стала соперничать с vBNS за внимание со стороны научного сообщества, когда группа Internet2, созданная в University Corporation for Advanced Internet Development, открыла Abilene в начале 1999 года.

«Идея состояла не в том, чтобы заменить vBNS, а в том, чтобы создать дополняющую ее сеть, которая позволит членам группы Internet2 тестировать усовершенствованные приложения и возможности в среде, имеющей больше общего с коммерческой сетью Internet», — подчеркнул представитель Internet2 Грег Вуд. Internet2 позволила компании Qwest протестировать некоторые из своих волоконных кабелей, а Cisco и Nortel Networks — преподнести в качестве дара маршрутизаторы и механизм SONET.

Abilene — это сеть, предусматривающая передачу пакетов по SONET в соответствии с протоколом IPv4 и производительностью OC-48. Длина всех ее каналов превышает 20 тыс. км. Региональные узлы (points of presence, POP) объединяют несколько организаций Internet2. Из 170 университетов, входящих в группу Internet2, 86 теперь работают на Abilene; 138 подключены или к Abilene, или к vBNS, либо к обеим одновременно.

Существование двух отдельных сетей стало причиной некоторых разногласий, но зато позволило создать тестовую среду с условиями, более приближенными к реальным. Сети не являются полностью равноправными, поскольку Abilene могут использовать только члены Internet2. Однако соглашение между vBNS и Abilene позволяет институтам подключаться к обеим сетям и осуществлять взаимодействие через объединенную инфраструктуру, а членам Abilene дает возможность получать доступ к ресурсам, которые находятся только на vBNS.

Несколько университетов, по-видимому, считают, что удобнее работать с Abilene. В то время как vBNS принадлежит MCI WorldCom, которая и управляет этой сетью, Abilene поддерживают сами университеты. Каждая организация имеет собственные маршрутизаторы, а обслуживанием повседневных операций сети занимается университет штата Индиана.

Более того, членам vBNS и Abilene вскоре придется найти иной способ оплаты своих высокоскоростных соединений. Обе сети будут действовать по-прежнему, но программа грантов Национального научного фонда США, в рамках которой субсидируются магистрали, заканчивается 31 марта.

Льготы для членов сообщества

Безусловно, члены Abilene и vBNS имеют выигрыш в производительности. Например, лаборатория National Library of Medicine Национальных институтов здравоохранения (NIH) имеет самый большой архив биомедицинской информации на планете. Цель лаборатории — распространять эти данные, которые включают в себя все генетические цепочки, собранные в рамках проекта по изучению генов человека, а инфраструктура vBNS теперь предоставляет ей высокоскоростной доступ.

Исследователи университета штата Алабама (г. Бирмингем) раньше были вынуждены терпеть досадные задержки при обращении к биологическим данным и базам данных с генными цепочками, имеющимся в библиотеке NIH, но сеть Abilene университета кардинально изменила стиль работы ученых. Теперь информация передается по сетевой структуре vBNS-Abilene с гораздо большей скоростью, и на экранах она появляется практически мгновенно.

Высокоскоростное соединение также существенно упрощает возможность поддерживать и обновлять локальные копии некоторых удаленных данных. Результаты анализа генных цепочек, которые обычно привозили каждый месяц на девяти компакт-дисках, теперь можно загрузить по сети всего за полчаса, а локальные базы данных могут обновляться намного чаще.

Однако участники проекта подчеркивают, что сети vBNS и Abilene используются не в полную силу, и считают, что приложения следующего поколения пока в массе своей не создаются. «Мы были бы рады работать с более совершенными приложениями, чем имеются сегодня», — подтвердила Рита Колвелл, директор фонда NSF .

Именно потребность в таких разработках заставила Qwest принять участие в проекте Abilene. «У нас есть превосходная базовая структура, и мы хотим активно ее использовать для того, чтобы создавать продукты как можно быстрее, — отметил Гай Кук, вице-президент по Internet-сервисам компании Qwest. — Чем больше широкополосных приложений появится на рынке, тем это будет выгоднее для Qwest. Участие в проекте Abilene позволяет нам сразу же использовать эти приложения, как только они создаются».

Одним из таких примеров является телемедицина. Во время операции, проводящейся в университете штата Огайо, Abilene использовалась для связи с врачами из других регионов страны. Точно так же прибор MRI может обследовать пациента в одной клинике и передавать данные на удаленный суперкомпьютер для обработки, а затем отсылать полученные изображения врачу, находящемуся в каком-то другом городе.

К другим приложениям, продемонстрированным на vBNS и Abilene, относятся: передача HDTV; удаленное управление телескопами и электронными микроскопами; объединение большого количества распределенных данных для поиска повторяющихся фрагментов и шаблонов.

По мнению Роберта Кроухолла, директора по сетевым исследовательским инициативам компании Nortel, «высокоскоростные магистрали, такие как Abilene и vBNS, оказываются крайне полезны в качестве среды для разработки и развертывания таких приложений. Коммерческие сети имеют другие приоритеты, поскольку из-за увеличения объема трафика приходится решать очень сложные задачи сетевого управления».

Новые возможности

Члены Internet2 работают над созданием промежуточного программного обеспечения, которое свяжет различные базы данных вместе и позволит им взаимодействовать. «Сейчас Internet связывает человека с машиной или человека с человеком, а нам необходимо взаимодействие базы данных с базой данных, — подчеркнул Кук. — До тех пор пока мы не решим эту задачу, большая часть потенциальных возможностей электронной коммерции так и останется нереализованной».

Создание объемных телевизионных изображений (tele-immersion) — еще одна цель Internet2. Tele-immersion создает скоординированные, частично смоделированные среды в географически разнесенных узлах таким образом, что пользователи могут совместно работать так, как если бы они физически находились в одной комнате. Компьютеры отслеживают участников, а также физические и виртуальные объекты и их проекции на стерео-объемные поверхности.

Точно так же публичная библиотека могла бы предложить трехмерное телепространство, в котором читатели получили бы возможность стать свидетелями исторических событий или даже принять в них участие.

Участники проектов считают, что технология многоадресной рассылки благодаря vBNS и Abilene может использоваться гораздо эффективнее. «Многие коммерческие сети позволяют осуществлять многоадресную рассылку, но подобные возможности применяются нечасто, — считает Кук. — При работе с Abilene ими пользуются практически все». В результате технология многоадресной рассылки, которая выходит на коммерческий рынок, становится намного яснее, богаче и предлагает более высокий уровень производительности.

Многоадресная рассылка используется не только для платных программ телевидения и других развлекательных приложений. Она обладает огромным потенциалом как инструментальное средство распространения программного обеспечения и сетевого администрирования. Компании используют многоадресную рассылку для модернизации ПК по всей сети или для доставки новых версий программного обеспечения партнерам по цепочке поставки.

Если приложение SAP должно обновить файл на тысячах компьютеров по всему предприятию и использует для этого одноадресную рассылку, такая работа полностью загрузит всю сеть. Но если та же новая версия будет передана с помощью многоадресной рассылки, пользователи этого даже не заметят.

Представители Cisco и Nortel заявили, что усовершенствования в маршрутизаторах, оборудовании SONET и технологии качества обслуживания попадают на коммерческий рынок намного быстрее благодаря их апробации в тестовой среде.

Однако скептики считают, что такие преимущества скорее обеспечит частный сектор.

«Государство имеет намного меньше опыта в выборе победителей и побежденных», — считает Солвейг Синглетон, директор по информационным исследованиям Cato Institute — исследовательского центра в Вашингтоне. Она ссылается на исследование Центрального финансово-контрольного управления США, проведенное несколько лет назад, в котором говорится о недостатках финансируемых государством разработок и делается заключение, что все равно большая их часть финансировалась частными компаниями.

Многие аналитики отрасли уверены, что коммерческий Internet вырос из государственных программ чисто случайно. Но к моменту появления Web правительство по большей части самоустранилось от финансирования. Аналитики также приводят в качестве аргумента возможные расходы в рамках финансируемых государством проектов.

«Отдавая должное поразительным возможностям современного Internet, мы можем задать вопрос, а не могли бы эти достижения стать еще выше, если бы налоги, использованные для создания ARPA и NFSNet, с самого начала остались бы в частном секторе», — сказала Синглетон.

Один из пионеров Internet — Уильям Шредер, председатель совета директоров PSINet, — придерживается такого же мнения.

«Технология и приложения коммерческого Internet уже превзошли все, что было достигнуто с помощью vBNS и Abilene, — заметил он. — У них нет ни одного шанса сохранить темп. Единственная причина, по которой можно сказать, что инвестиции NSF не были потрачены впустую, состоит в том, что они были использованы для обучения студентов. И в будущем финансирование в первую очередь должно выделяться на эти цели и ни на какие другие».

Две сети одной системы