“Zonder dit nieuwe netwerk hadden we met de handen in ons haar gezeten.” Aan het woord is kernfysicus Kors Bos van het instituut voor kernfysica NIKHEF in Amsterdam en het Geneefse deeltjeslab CERN. Daar wordt in 2007 de Large Hadron Collider aangezet, de krachtigste deeltjesversneller ter wereld. Instellingen over de hele wereld zullen rond de klok moeten rekenen om de datastroom uit de LHC bij te benen. De gegevens moeten dan wel eerst naar de verwerkende instellingen. Over het bestaande internet kan dat niet.
Hybride netwerk De glasvezels van SURFnet6 hebben twee manieren van data verstouwen. Op de ene, voor kleingebruikers, loopt verkeer via het klassieke internetprotocol TCP/IP. Dat hakt een datastroom in pakketjes en verstuurt die ieder afzonderlijk via tussenstations ( routers) naar het eindpunt. Er is maar weinig plaats meer op de verbindingen tussen routers, dus pakketjes worden ingepland waar ze op dat moment passen; twee opeenvolgende pakketjes kunnen daarom een heel andere route naar hun doel nemen.
Grootverbruikers als de natuurkundigen van CERN hebben weinig aan het bestaande internet. Op vol vermogen voert hun LHC namelijk 200 experimenten per seconde uit, die elk een megabyte aan data opleveren. En dat zeven volle dagen in de week, 250 dagen per jaar. In de datazee zoeken fysici naar sporen van het Higgs-deeltje, dat ervoor zorgt dat materie massa heeft. De gegevens moeten van CERN’s eigen opslag, een verzameling harde schijven en magneetbanden in een enorme silo, zo snel mogelijk naar de elf verwerkende instituten. Die zitten over de hele wereld verspreid, zoals Brookhaven in New York en NIKHEF in Amsterdam.
Spoornet
Als de deeltjesfysici de enorme gegevensstroom uit de LHC tussen het normale internetverkeer zouden vlechten loopt dat meteen vast. Elk jaar bedrijf van de LHC levert een petabyte aan gegevens op, een miljard megabyte. Om dit soort verkeer aan te kunnen heeft de EU samen met nationale organisaties als SURFnet hard gewerkt aan het pan-Europese glasvezelnetwerk Géant2. SURFnet alleen heeft al voor 6000 km. aan glasvezel in laten graven. Die leiden gegevens bijna zonder tussenkomst van andere computers met 10 tot 80 gigabit per seconde (giga: miljard) van bron naar doel. Géant2 verbindt academische instellingen door heel Europa in een grid van supercomputers en gereserveerde glasvezels.
Test van de glasvezelverbinding vanuit het Geneefse deeltjeslab CERN. Het laboratorium exporteert vanaf medio 2007 jaarlijks een petabyte (miljard megabyte) aan gegevens over deeltjesbotsingen. Tijdens deze testdag (24-1-2006) haalt het centrum zo’n 600 Mbyte/seconde. bron: CERN. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.
Lichtpaden
Dataverkeer over de glasvezel is al ouder dan SURFnet6, maar nieuw is het idee van lichtpaden. Glasvezels geleiden data in de vorm van pulsen eenkleurig laserlicht, bijvoorbeeld rood, groen of blauw. Elke kleur kan tot 10 gigabit per seconde verstouwen: één lichtpad van een bron naar een eindbestemming. Door extra kleuren bij te schakelen kan de glasvezel ineens meer data tegelijkertijd verwerken; verschillende kleuren zitten elkaar niet in de weg. “Onze glasvezels kunnen in theorie tot 72 kleuren naast elkaar aan”, vertelt Erik-Jan Bos, manager netwerkdiensten bij SURFnet. “In ons huidige netwerk gebruiken we er maximaal acht, voor een capaciteit van 80 gigabite heen én terug per seconde.”
De lichtpaden van SURFnet6 zijn niet veel duurder dan voorgaande netwerken. “SURFnet5-verbindingen liepen over het glasvezelnet van British Telecom”, legt Bos uit. Eigen vezels exploiteren bleek een stuk goedkoper. “Voor SURFnet6 hebben we eigen glasvezels in laten graven, zo’n 6000 kilometer. Daar hebben we voor 15 jaar exclusief gebruiksrecht op: genoeg om SURFnet6 tot aan het eind van zijn levensduur over te vervoeren. Daarna…geen idee wat er dan allemaal mogelijk is. Vijftien jaar is een eeuwigheid in deze branche.”
SURFnet6 bestaat uit vijf glasvezellussen die in totaal 180 instellingen en tegen de 750.000 gebruikers verbinden. De lussen komen samen bij de twee schakelpunten in Amsterdam: de ene bij het rekencentrum SARA, de andere bij TeleCity2. bron: SURFnet. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.
Grootgebruikers
Wie die 80 miljard bits per seconde af gaan nemen? Michael Garrett, directeur van het Dwingeloose JIVE weet er wel raad mee. Het instituut is een rekencentrum waar data van tientallen telescopen wordt gecombineerd om de beeldkwaliteit van een supertelescoop te krijgen. “Kijk, zo verstuurden we vorig jaar onze metingen aan de Huygens-lander”, wijst hij naar een foto van koeriersdienst FedEx. “Meetgegevens van die landing moesten op harde schijf en magneetband van de telescopen naar onze supercomputer worden gebracht. Dat duurde soms weken!”
Met SURFnet6 behoort harddisk-vervoer tot het verleden. Het nieuwe netwerk sluit volgens Garrett prachtig aan op andere glasvezelnetten in Europa. JIVE kan via het Europese netwerk Géant2 in real-time gegevens van aangesloten telescopen verwerken.
In het Nederlandse LOFAR-project zijn de lichtpaden nog meer dan bij JIVE deel van het instrument. LOFAR bestaat uit 25.000 kleine radioantennes die verspreid staan over Friesland, Groningen, Drenthe, Overijssel, Gelderland en een deel van Duitsland. Samen vormen ze de grootste radiotelescoop ter wereld, maar alleen als ze via snelle glasvezel verbonden zijn aan de supercomputer in Drenthe.
Vooralsnog maken vooral natuur- en sterrenkundigen intensief gebruik van de datasnelweg. “Ze zijn ons zo terwille geweest”, bekent Bos. “De knooppunten van het wereldwijde grid zijn vlakbij de grote laboratoria gelegd.”
Bij JIVE, het Joint Institute for VLBI (Very Large Baseline Interferometry) in Europe komen gegevens van tientallen telescopen samen. Eenmaal gebundeld door JIVE’s supercomputer heeft de combinatie de beeldscherpte van een telescoop die zo groot is als de halve planeet. bron: JIVE. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.
Volgens SURFnet-directeur Kees Neggers is de voortdurende innovatie van het glasvezelnet broodnodig. “Als je niet steeds inspringt op nieuwe mogelijkheden, wordt je gepasseerd. Nederland was er altijd snel bij als er nieuwe netwerken ontstonden. Een land als Portugal haakte niet aan toen de eerste transatlantische glasvezels werden getrokken. Nu moeten ze een inhaalslag maken. In Nederland komt de vezel direct naar Amerikaanse knooppunten in New York en Chicago aan.”
SURFnet draait op een budget van 34 miljoen euro, waarvan 40 % is gereserveerd voor innovatie. Dat bedrag wordt door de overheid betaald uit de aardgasbaten. Daarvoor loopt Nederland met Surfnet6 in de voorhoede van ultrasnel internet voor zwaargebruikers. Neggers: “Er wordt heel makkelijk ‘nieuwe generatie internet’ geroepen, maar deze keer is het écht zover. SURFnet6 is geen kwestie van snellere routers plaatsen en dikkere pijpen (verbinding met hoge capaciteit) leggen. Deze bandbreedte haal je alleen met onze directe lichtpaden.”