ГЛОРИАД: инфокоммуникации для науки и образования

В последние годы в связи с формированием ряда крупных международных научных проектов (в том числе ориентированных на создаваемые системы распределенных вычислений и хранения данных - ГРИД) возникли новые требования к передаче больших объемов информации. До сих пор обмен данными между научно-исследовательскими центрами разных стран осуществлялся, как правило, через общую сеть Интернет, что накладывало на него существенные ограничения по скорости и качеству. Однако новые требования рождают и новые предложения, которые уже сейчас могут быть реализованы в некоторых сетевых инфраструктурных проектах, одним из которых является ГЛОРИАД (GLORIAD - Global Ring Network for Advanced Application Development) - глобальная высокоскоростная сетевая инфраструктура, специально предназначенная для телекоммуникационного обеспечения передовых научных проектов. ГЛОРИАД поддерживается консорциумом 11 стран: США, Российской Федерации, Китайской Народной Республики, Кореи, Нидерландов, Канады и стран Северной Европы (Дании, Швеции, Норвегии, Финляндии и Исландии), каждая из которых вносит свой вклад в построение глобальной оптической сети кольцевой топологии с пропускной способностью 10 Гбит/с. Со стороны России координатором проекта является Российский научный центр "Курчатовский институт".

Благодаря активной работе участников ГЛОРИАД со стороны России, Нидерландов и США в мае 2007 года учёные Национального Центра обработки данных (National Center for Data Mining - NCDM) Университета штата Иллинойс (Чикаго, США) и Института Космических Исследований РАН (Москва) продемонстрировали новый метод передачи больших (терабайтных) объёмов научных данных на межконтинентальном расстоянии. Была осуществлена передача 1,4 Терабайта данных из звездного каталога Sloan Digital Sky Survey (SDSS) за 4,5 часов по выделенному оптическому каналу с пропускной способностью 1 Гигабайт в секунду между Чикаго и Москвой в рамках проекта Teraflow Network Initiative. Этот эксперимент, представляющий собой самую высокопроизводительную передачу информации по специализированному каналу, когда-либо зарегистрированную между США и Россией, стал возможным в конечном итоге благодаря уникальному международному сотрудничеству организаций всех указанных выше стран. Технологически передача данных осуществлялась через ряд коммуникационных центров обмена информации (Global Open Lambda Exchange - GOLE), размещенных в различных регионах мира.

В эксперименте использовалось разработанное в NCDM программное обеспечение - сетевой транспортный протокол UDT (UDP-based Data Transfer). Средняя скорость передачи данных поддерживалась в среднем 711 Мбит/с, а в максимуме достигла 844 Мбит/с. С такой же скоростью передаются данные в пределах городской сети, Чикаго или Москвы, по специально выделенным 1 Гбит/с оптическим каналам, что наглядно демонстрирует, как устраняется влияние больших расстояний с развитием новых телекоммуникационных инфраструктур и сетевых технологий. Тестируемые системы будут необходимы для реализации теоретических и экспериментальных исследований в различных научных областях, а также в решении многих производственных и коммерческих задач, где требуется передача больших объемов географически распределенных данных за короткие промежутки времени.

В США ГЛОРИАД поддерживается Национальным Научным Фондом (NSF) в рамках программы "Соединение международных исследовательских сетей" (International Research Network Connections - IRNC), который финансирует проект TransLight/StarLight, в рамках которого действует соединение 10 Гбит/с между Чикаго (США) и Амстердамом (Нидерланды). ГЛОРИАД использует 3 Гбит/с из состава этого соединения.

В январе 2007 года РНЦ "Курчатовский институт", обеспечил создание канала STM-64 (10 Гбит/с) между Москвой и Амстердамом. Это и дало возможность для эксперимента Teraflow установить специальный оптический канал ("lightpath") емкостью 1 Гбит/с, соединяющий Москву (MoscowLight ) и Чикаго (StarLight) через Амстердам (NetherLight). Все перечисленные системы выполняют функции GOLE. Узел обмена MoscowLight интегрирован в инфраструктуру межведомственной научно-образовательной сети RBNet, оператором которой является РосНИИРОС, дочерняя организация РНЦ "Курчатовский институт".

Участники консорциума ГЛОРИАД являются также участниками глобальной инициативы - GLIF (Global Lambda Integrated Facility - GLIF), которая содействует распространению и внедрению технологий оптических сетей для научных исследований и приложений, требующих высокоинтенсивного обмена данными.

"Последний эксперимент подтверждает, что для учёных, работающих над глобальными проектами, практически стал возможен доступ к терабайтным массивам данных из любой точки земного шара. То, что для этого нужно сегодня, - это высокопроизводительные сети и новые сетевые протоколы, такие как UDT, - заявил Роберт Гроссман, директор NCDM при Университете штата Иллинойс в Чикаго. - С помощью технологий, которые стали сейчас доступны, для учёных нет причин не иметь доступа к самым последним открытым для использования данным с целью улучшения результатов своих исследований".

"Мы надеемся использовать экспериментально опробованные новые технологии для обмена и анализа терабайтных баз данных глобальных изменений климата, космической погоды, геофизического мониторинга, - сказал Михаил Жижин, руководитель Телематической лаборатории Геофизического Центра в Москве, - и применять Teraflow Testbed технологии в ГЛОРИАДовской инфраструктуре. В частности, сейчас наша рабочая группа сотрудничает c Национальным геофизическим центром данных США по проекту "Интерактивный Ресурс Данных Космической Физики (Space Physics Interactive Data Resource - SPIDR)" и с Microsoft Research Cambridge по проекту поисковой системы сценариев окружающей среды (Environmental Scenario Search Engine - ESSE). Существует большая потребность потоковой передачи данных и изображений высокого разрешения в реальном времени, что прежде было невозможно".

"Это значительное достижение ученых России и США, - заявил Алексей Солдатов, со-руководитель ГЛОРИАД в России, директор Института Информационных Систем РНЦ "Курчатовский институт", - Курчатовский институт является базой организации ГЛОРИАД в России, обеспечивает поддержку и развитие сетевой инфраструктуры для науки и образования. Наш научный центр является одним из лидеров Всероссийской ГРИД-программы (Russian Data Intensive Grid program), которая будет использовать высокоскоростную сетевую инфраструктуру ГЛОРИАД для поддержки проектов и экспериментов, требующих высокоинтенсивного обмена данными; проектов, проводимых на передних рубежах таких областей, как физика высоких энергий, нанотехнологии, исследование гравитационных волн, цифровая астрономия и молекулярная генетика".

"Возможность передачи многотерабайтных объемов данных между странами за несколько часов, а в конечном счете и за несколько минут, основана на сотрудничестве многих международных рабочих групп, и успех данного эксперимента создает прочную основу для будущих международных проектов", - отметила Наталья Булашова, со-руководитель ГЛОРИАД в США.

"Результаты, полученные в результате эксперимента Teraflow Testbed могут быть распространены в рамках всей ГЛОРИАД-инфраструктуры, и в конечном счете на других международных партнеров консорциума GLIF", - отметил Грэг Коул, руководитель ГЛОРИАД в США. - "Несмотря на все наши усилия по увеличению скорости наших каналов и сервисов, всегда будут научные группы с требованиями, превышающими наши возможности. И это для нас является настоящей задачей и хорошим испытанием".