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ESnet: Schnelles Netz für die Wissenschaft

Der Traffic im Internet ist vielfältig und reichlich. Das führt dazu, dass Daten oft nicht so schnell zum Ziel gelangen, wie es spezielle Anwendungen verlangen, vor allem in der Forschung. Darum gibt es eigens Netze für die Wissenschaft, etwa das ESnet, das wohl leistungsfähigste Netzwerk der Welt.

Artikel von Jan Rähm veröffentlicht am
Teilchenbeschleuniger wie der Linac 4 am Cern liefern Unmengen an Daten.
Teilchenbeschleuniger wie der Linac 4 am Cern liefern Unmengen an Daten. (Bild: Maximilien Brice/Cern)

Ein paar Gigabyte Daten für das neueste Spiel? Oder noch ein paar mehr Gigabyte für das Streaming in 4K? Angesichts der Datenmengen, die in der Wissenschaft entstehen, sind das nur Peanuts. So erzeugen beispielsweise Experimente an Teilchenbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider (LHC) schnell deutlich über 100 Petabyte an Daten - pro Stunde.

Inhalt:
  1. ESnet: Schnelles Netz für die Wissenschaft
  2. Fast 100 Petabyte Traffic in einem Monat

Um solcherlei riesige Datenmengen fern des Orts der Erzeugung zu verarbeiten, sind höchst leistungsfähige Netze nötig, die sich in vieler Hinsicht von kommerziellen Netzen unterscheiden. Ein solches Netz ist das US-amerikanische Forschungsnetzwerk ESnet.

Die Teilnehmer sind mit einer Bandbreite von 100 Gigabit pro Sekunde (GBit/s) angeschlossen. Das Kernnetz verkraftet einen Datendurchsatz von ein paar Terabit pro Sekunde. Dabei erfolgt die Durchleitung mit sehr geringer Verzögerung - unter einer Millisekunde ist das Ziel.

Das sind die ganz groben Eckdaten des Hochleistungsnetzwerks ESnet, was für Energy Sciences Network steht. Es gilt als eines der leistungsfähigsten, wenn nicht sogar als das leistungsfähigste Netz der Welt. Betrieben wird das ESnet seit seinem Start vom US-amerikanischen Department of Energy (DOE), dem Energieministerium der Vereinigten Staaten, dem unter anderem auch das staatliche Kernwaffenprogramm untersteht.

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Das ESnet ist eines von zwei großen und Dutzenden kleinen speziell für die Wissenschaft eingerichteten Netzwerken in den USA. Weltweit gibt es mehr als 100 solcher höchstleistungsfähiger Netze, wie das vom DFN-Verein betreute Deutsche Forschungsnetz mit seinem Backbone X-Win. Es ist Teil des europäischen Forschungsnetzwerkverbunds Géant.

Vom Datenstau zum Forschungsnetz

Laut offiziellen Angaben startete der Aufbau des ESnet im Jahr 1986 - ein Schicksalsjahr für das noch sehr kleine globale Internet mit gerade einmal rund 10.000 Nutzern. Trotz der geringen Zahl angeschlossener Rechner kam der Datenverkehr mehr und mehr ins Stocken.

Aufgrund einer Eigenheit in der damaligen Version des Protokolls TCP wurden Daten sofort erneut gesendet, wenn es zu Paketverlusten kam - und die nahmen zu, je mehr Daten durchs Netz gesendet wurden. Informatiker des Lawrence Berkeley National Laboratory fanden eine Lösung, den sogenannten Slow Start. Er hielt kurz darauf in die nächste TCP-Version Einzug, diese Version bildete dann auch einen wichtigen Bestandteil des neuen ESnet.

Die Verstopfung des Internets Mitte der 1980er Jahre war auch ausschlaggebend für den Aufbau des ESnet. Denn klar war: Künftig brauchten Wissenschaft und Forschung eigene hochleistungsfähige Netze - unabhängig vom öffentlichen und kommerziellen Traffic im Internet. Forschungseinrichtungen, egal ob universitär oder hoheitlich, sollten sich vernetzen können.

Den Kern des künftigen ESnet bildeten die beiden Vorgängernetze HEPnet - wobei HPE für High Energy Physics steht - und MFEnet, das Netzwerk der US-amerikanischen Fusionsenergie-Forschung. Gemanagt und weiterentwickelt wird das ESnet bis heute durch das Lawrence Berkeley National Laboratory.

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Fast 100 Petabyte Traffic in einem Monat 
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Prypjat 10. Feb 2020

Vor ein paar Jahren hatten wir auch schon diese gute Anbindung, aber die Verwaltung war...

Eheran 07. Feb 2020

Ich habe nicht ohne Grund den Text in den Klammern geschrieben: Wenn du meinst, dass der...


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