Resumen

  • Energy Sciences Network (ESnet) es una instalación de red científica de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE. UU., operada por el Lawrence Berkeley National Laboratory. No es un operador comercial ni una entidad independiente, sino una infraestructura científica financiada con fondos federales.
  • ESnet6 combina una base de aproximadamente 15,000 millas de fibra dedicada, transmisión óptica, enrutamiento de paquetes, redes privadas, interconexión con nubes y redes de investigación y educación, medición y servicios programables. Los 57 Tbps reportados en 2024 son una capacidad agregada, y los 1.77 exabytes corresponden al tráfico anual; no significa que todos los usuarios dispongan de una ruta de 57 Tbps.
  • La contribución clave de ESnet ha sido tratar el rendimiento de la red como un problema de extremo a extremo. Science DMZ, perfSONAR, iperf3, OSCARS, SENSE, High-Touch y EJFAT mejoran los sistemas locales, la reserva de red, la telemetría y el procesamiento de datos en vivo, vinculando la capacidad del backbone con resultados científicos reales.
  • La siguiente fase no consiste simplemente en ser más rápido. El American Science Cloud, la Integrated Research Infrastructure, los planes de ESnet7, la transmisión en tiempo real desde instrumentos, las redes inalámbricas de campo y el control de redes cuánticas buscan integrar la red directamente en los flujos de trabajo científicos. Sin embargo, sus niveles de madurez varían, y no se puede tratar los planes o demostraciones como servicios de producción ampliamente disponibles.

Una red para la ciencia, no un ISP minorista

La forma más sencilla de entender ESnet es seguir el recorrido de un dato científico. Los detectores, telescopios, microscopios y simulaciones generan información en las instalaciones de investigación; los sistemas de adquisición la reciben y los servidores de almacenamiento o transferencia la preparan para el movimiento. La red local lleva los datos hasta un perímetro gestionado, y a partir de ahí ESnet los transporta a través de Estados Unidos, a instalaciones de investigación transatlánticas, a las supercomputadoras del DOE, a las redes de investigación y educación y a las nubes comerciales.

Lo que regresa son datos analizados, alertas, modelos o información para decidir el siguiente paso del experimento.

Ninguna organización controla todo este recorrido. Es muy probable que los equipos de instrumentos, las LAN de los laboratorios, las redes regionales de investigación, los operadores de nube, los socios internacionales y las instalaciones de supercomputación sean entidades operativas independientes. ESnet proporciona una capa de red de área amplia especializada en misiones científicas y colabora con los demás operadores para que el recorrido completo funcione.

Un almacenamiento lento, un enlace de campus congestionado o un cortafuegos inadecuado pueden desperdiciar un backbone nacional de alta velocidad, y un fallo del lado de ESnet puede detener instalaciones locales correctamente diseñadas.

Su posición institucional también es clara. ESnet es una instalación de usuario de la Oficina de Ciencia del DOE, financiada y supervisada principalmente por la Oficina de Computación Científica Avanzada (ASCR) y operada por la División de Redes Científicas del Berkeley Lab. El propio Berkeley Lab es gestionado por la Universidad de California bajo contrato con el DOE. ESnet no tiene accionistas, acciones cotizadas, valor empresarial independiente ni estados financieros separados como entidad comercial. Por lo tanto, debe describirse como una infraestructura científica federal, no como una empresa que vende servicios de red.

Los investigadores no suelen contratar directamente con ESnet. Al utilizar instrumentos científicos, supercomputadoras, servicios de laboratorio, redes universitarias o redes de colaboración, su tráfico puede transitar por ESnet. ESnet distingue entre usuario de sitio institucional y usuario de punto final, y no registra ni rastrea formalmente a cada usuario final como suscriptor. La cifra de «más de 30 000 usuarios organizacionales» del informe anual de 2024 es un indicador de la escala institucional en un momento dado, no un recuento de suscriptores individuales.

Dado este modelo operativo, comparar a ESnet solo con un operador de telecomunicaciones habitual no capta su papel. ESnet opera transmisión óptica, enrutamiento e interconexión, pero también realiza revisiones de requisitos, desarrollo de código abierto, servicios experimentales y mejoras de rendimiento en los sitios. Lo que ofrece no es una línea minorista, sino la capacidad de hacer funcionar instalaciones científicas distantes como un sistema compartido. (Gobernanza de ESnet;Servicios de red)

Los orígenes: ordenadores centrales escasos y módems acústicos

La historia oficial de ESnet se remonta a mediados de la década de 1970. En aquel entonces, tanto los ordenadores como las comunicaciones de larga distancia eran recursos escasos. El Centro de Computación para la Investigación Termonuclear Controlada del Lawrence Livermore National Laboratory conectó cuatro computadoras Control Data Corporation 6600 prestadas mediante módems acústicos.

El equipamiento y las velocidades pertenecen a otra época, pero el problema operativo sigue siendo actual: una comunidad científica especializada necesitaba acceder de forma remota a costosos recursos de cómputo que ninguna institución podía replicar por sí sola.

Desde finales de los setenta y principios de los ochenta, distintas disciplinas científicas dentro del DOE construyeron sus propias redes. La física de altas energías y la fusión magnética tenían instalaciones, colaboradores y flujos de datos diferentes, y HEPnet y MFEnet reflejaban esos límites. Las redes dedicadas resultaban lógicas cuando los servicios comerciales no ofrecían el alcance, el rendimiento ni el soporte operativo necesarios.

Sin embargo, cada programa adquiría circuitos por separado y mantenía su propia tecnología y personal especializado, lo que duplicaba inversiones y operaciones y fragmentaba las renovaciones a largo plazo y la colaboración interdisciplinar.

El lanzamiento oficial de ESnet en 1986 integró esas funciones en una red científica más amplia. El cambio fue tanto técnico como organizativo. Una instalación común podía prever la demanda de múltiples programas, operar circuitos nacionales, coordinar conexiones internacionales y mantener personal especializado. La capacidad dejó de ser un problema de cada experimento para convertirse en una cuestión de planificación de infraestructura para todo el DOE.

El modelo inicial ya presentaba características que aún perduran. Los usuarios se definían por la misión científica, no por el mercado minorista; la existencia de ordenadores centrales o instrumentos científicos compartidos justificaba la inversión pública. El diseño de la red seguía los planes de investigación a largo plazo, y la operación requería personal que comprendiera tanto la tecnología de comunicaciones como el impacto científico de los fallos. La demanda no era uniforme: un solo experimento podía generar un tráfico muy superior al habitual.

El Berkeley Lab también contaba con su propia tradición de investigación en redes. En 1974 conectó una CDC 6600 a ARPANET, y más tarde sus investigadores contribuyeron al trabajo fundacional sobre control de congestión en TCP. Los logros de Van Jacobson y Mike Karels pertenecen al entorno de investigación más amplio del Berkeley Lab y no deben atribuirse exclusivamente a ESnet. Aun así, la cultura de tratar el comportamiento de los protocolos, la medición y el rendimiento como un problema de ingeniería investigable estaba cerca del pensamiento operativo de ESnet.

La operación de ESnet se transfirió al Berkeley Lab en 1996. Esto situó la operación actual en el mismo entorno que el Centro Nacional de Computación Científica para la Investigación Energética (NERSC), los investigadores de redes, los ingenieros de software y otros programas del DOE. La configuración actual, en la que la red en producción y la organización de investigación aplicada comparten personal, instalaciones de investigación y desafíos técnicos, se consolidó en ese momento. (Historia de ESnet)

Por qué la red se convirtió en una instalación de usuario científico

Las instalaciones de usuario científico existen para compartir capacidades que resultan demasiado costosas, especializadas o interdependientes para que cada grupo de investigación las construya por su cuenta. Al igual que los aceleradores de partículas, las fuentes de luz o las supercomputadoras, ESnet aplica esta idea a las comunicaciones. Agrupa derechos de fibra de larga distancia, equipos ópticos, enrutadores, capacidad internacional, operación continua, ciberseguridad, medición del rendimiento y asistencia técnica en una sola instalación que sirve a múltiples programas científicos.

La forma de la demanda científica explica la necesidad de fondos públicos. Un operador comercial puede vender circuitos de alta capacidad, pero no necesariamente diseñará una red nacional pensando en un detector que empezará a funcionar años después, en una supernova que puede ocurrir o no durante el período contractual, o en flujos de trabajo científicos con un tráfico comercial pequeño pero un alto valor público. ESnet puede invertir antes de que aparezca la demanda medida porque su misión es proporcionar capacidad científica, no ingresos de red a corto plazo.

El modelo de instalación de usuario también cambia la forma de entender la demanda. ESnet realiza revisiones formales de requisitos con los programas científicos del DOE. Los investigadores y los equipos de las instalaciones describen los instrumentos, el volumen de datos esperado, los lugares de almacenamiento, los destinos de cómputo, las restricciones de tiempo, la estructura de las colaboraciones y los cuellos de botella locales con una antelación de cinco a diez años.

El resultado alimenta las decisiones sobre la capacidad de conexión de los sitios, la diversidad de rutas, la capacidad transatlántica, la investigación en orquestación y el diseño de los servicios.

Este trabajo es menos visible que una nueva línea de fibra, pero a menudo más importante. Los contratos de espectro submarino, la adquisición de enrutadores o una segunda entrada física a un sitio pueden tardar varios años desde la obtención de fondos hasta el despliegue. Si se prepara la infraestructura solo cuando los experimentos empiezan a generar datos, una necesidad previsible se convierte en una emergencia. Las revisiones de requisitos convierten los planes científicos en plazos de ingeniería.

Al mismo tiempo, las revisiones de requisitos hacen explícita la incertidumbre. Los calendarios de los instrumentos se retrasan, el software de reducción de datos mejora, el uso de la nube se expande y las instalaciones rediseñan sus flujos de trabajo. ESnet no trata un solo caso de estudio como un pedido de tráfico firme. Elabora múltiples supuestos y decide dónde se necesita flexibilidad, capacidad de reserva y despliegue gradual.

Bajo este modelo, no se factura por gigabyte a los investigadores individuales. Las operaciones centrales se financian con fondos federales, y algunos costes de conexión de los sitios pueden ser asumidos por los programas patrocinadores o conforme a la Política de Costes de Usuario de Sitio. Sin embargo, persisten diferencias de incentivos. Los programas patrocinadores desean costes de conexión bajos, ESnet busca capacidad y resiliencia que beneficien a varios programas, y los sitios pueden posponer las actualizaciones locales necesarias para aprovechar plenamente la red nacional. El papel de la gobernanza no es trasladar costes a otra partida presupuestaria, sino vincular estas decisiones con los resultados científicos. (Comité de Coordinadores de Sitio de ESnet y política de costes;Informes de revisión de requisitos)

El Berkeley Lab lo opera, el DOE define la misión

ESnet no tiene una jerarquía corporativa como la de un operador de telecomunicaciones. La autoridad está distribuida en una cadena de programas federales. La Oficina de Ciencia del DOE define la misión, y la Oficina de Computación Científica Avanzada (ASCR) asume la supervisión principal del programa y la gestión presupuestaria. La División de Redes Científicas del Berkeley Lab diseña, opera y desarrolla la instalación, y la Universidad de California gestiona el Berkeley Lab bajo contrato con el DOE. Las instituciones conectadas participan a través de sus coordinadores de sitio y del Comité de Coordinadores de Sitio de ESnet.

Inder Monga es el Director Ejecutivo de ESnet y dirige la División de Redes Científicas del Berkeley Lab. Según la información de liderazgo publicada, Chin Guok es el Director de Tecnología y responsable de Planificación e Innovación, Adam Slagell es el Director de Seguridad, Jon-Paul Herron es el Director de Ingeniería de Red y Susan Lucas es la Adjunta de Operaciones de Negocio. Por debajo de ellos se encuentran las funciones de ingeniería óptica, enrutamiento, ingeniería de sitio, operaciones de red, software, medición, orquestación, seguridad, gestión de proyectos y vinculación científica.

Esta amplitud organizativa corrige la idea simplista de ver una red nacional como un mero conjunto de fibra y enrutadores. ESnet necesita personal capaz de adquirir espectro, operar BGP, construir telemetría, mantener software de código abierto, investigar el comportamiento de los paquetes, planificar instalaciones, gestionar información de seguridad y traducir los requisitos científicos en diseño de red. ESnet es tanto una organización de desarrollo como una organización operativa.

Existe una discrepancia no resuelta en la información pública sobre la gestión del programa. La página actual de gobernanza de ESnet menciona a Benjamin Brown como gestor del programa de ASCR, mientras que materiales recientes de revisión de requisitos indican que Carol Hawk es la gestora del programa de ESnet. Es posible que la información pública no se haya actualizado de forma simultánea, que el cargo haya cambiado o que las funciones se hayan repartido. No se puede afirmar que una sola persona sea la única responsable actual sin una confirmación oficial adicional.

El Comité de Coordinadores de Sitio de ESnet proporciona un punto de contacto operativo formal para las instituciones conectadas. Cada sitio designa a una persona que aprueba las solicitudes que afectan a la conexión de su institución, comunica los requisitos y participa en las discusiones sobre políticas y planificación. Se trata de una gobernanza de usuarios a nivel institucional, no de un voto directo de cada investigador que utiliza la red.

Este mecanismo crea una división práctica de responsabilidades. ESnet gestiona su propio backbone y sus servicios. Los sitios conectados gestionan sus equipos de campus, los nodos de transferencia de datos, la seguridad local y la energía. ASCR gestiona los fondos a nivel de programa, y los programas científicos definen el impacto de los retrasos y los fallos. Los socios internacionales gestionan sus propias redes. Para que el flujo de trabajo completo funcione, estos distintos ámbitos de decisión deben estar alineados. (Liderazgo de ESnet;Gobernanza)

ESnet4 separó el tráfico IP general de los grandes flujos científicos

A mediados de la década de 2000, los experimentos distribuidos empezaron a cambiar la naturaleza del tráfico de red. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) generaría datos en el CERN y los distribuiría a laboratorios y centros de cómputo de todo el mundo. La conectividad IP general seguía siendo necesaria, pero un pequeño número de transferencias científicas podía llegar a ser tan grande que saturara los enlaces compartidos. Gestionar los dos patrones en una sola red homogénea dificultaba la gestión de la capacidad y las garantías de servicio.

ESnet4 respondió con una arquitectura híbrida. El núcleo IP transportaba el tráfico científico general, mientras que una Red de Datos Científicos separada ofrecía circuitos ópticos de alta capacidad para los grandes flujos científicos. Los principales laboratorios se conectaban mediante anillos metropolitanos, y la colaboración con Internet2 y socios internacionales extendía la red más allá de los sitios del DOE.

La diferencia no era simplemente entre tráfico «lento» y «rápido». El servicio IP general requiere un alcance amplio y un enrutamiento flexible. En cambio, una transferencia planificada de varios terabytes puede beneficiarse de una ruta de capa 2 reservada con hora de inicio, ancho de banda y puntos finales definidos. La Red de Datos Científicos reconoció que un pequeño número de flujos predecibles y de alto valor necesitaba un modelo de control diferente al del reenvío de paquetes habitual.

OSCARS surgió de este entorno. El Sistema de Circuitos Seguros y de Reserva Anticipada bajo Demanda (On-demand Secure Circuits and Advance Reservation System) permitía que los usuarios o aplicaciones autorizados solicitaran recursos de red durante un período especificado. El sistema buscaba rutas, verificaba las restricciones topológicas y de políticas, reservaba ancho de banda y recursos de VLAN, configuraba el estado en los equipos y lo eliminaba al finalizar la reserva. Lo que antes requería ajustes manuales por parte de los ingenieros se convirtió en un servicio que podía solicitarse desde el software.

ESnet4 también demostró que la velocidad pura no era el único cuello de botella. Incluso si un circuito reservado garantizaba capacidad en la red de área amplia, la aplicación seguía siendo lenta si el almacenamiento no podía leer los datos con suficiente rapidez o si un cortafuegos local descartaba paquetes. Esta experiencia condujo directamente a la Science DMZ y a la medición de extremo a extremo.

Durante este período se estableció un patrón de diseño recurrente en ESnet. Primero, un problema científico se manifiesta como un requisito de tráfico; luego, la instalación construye un conjunto integrado de capacidad física, mecanismos de control y métodos operativos; una vez que se demuestra su eficacia, el software y las directrices de diseño se difunden más allá del experimento original. (Material de ESnet4;OSCARS)

La Science DMZ puso de manifiesto los cuellos de botella en los límites organizativos

Un backbone nacional puede funcionar correctamente y, sin embargo, el rendimiento de transferencia que experimenta un investigador puede ser bajo, porque el backbone es solo una parte del recorrido. Los cortafuegos de propósito general, el núcleo compartido del campus, los enrutadores antiguos, los servidores con bajo rendimiento, la pérdida de paquetes y las limitaciones del almacenamiento pueden reducir drásticamente la velocidad efectiva de un circuito de alta capacidad.

La Science DMZ es la respuesta de ESnet a este problema de extremo a extremo. Coloca nodos de transferencia de datos de alto rendimiento en una ruta dedicada cerca del perímetro de la red institucional. Las políticas de seguridad se adaptan para proteger sistemas especializados que ofrecen un conjunto limitado de servicios, en lugar de pasar transferencias científicas sostenidas a través de un cortafuegos de estado multipropósito.

El nombre Science DMZ a veces se malinterpreta como un diseño que prescinde de la seguridad. En realidad, requiere anfitriones reforzados, listas de control de acceso en los enrutadores, monitorización, gestión de vulnerabilidades, exposición limitada de aplicaciones y disciplina operativa. Lo que cambia es dónde y cómo se aplican los controles, no la eliminación de la responsabilidad de seguridad.

La medición del rendimiento forma parte de la arquitectura, no es un panel de control opcional. Los nodos perfSONAR miden el rendimiento, la pérdida de paquetes, la latencia y los cambios de ruta en condiciones controladas. Si dos sitios tienen visiones diferentes sobre un fallo de transferencia, los datos permiten acotar si el problema comienza en el anfitrión, el circuito local, la red regional, el backbone de ESnet o un socio internacional. Sin mediciones, cada operador puede informar de que su propio tramo funciona correctamente mientras los investigadores siguen sin poder mover los datos.

Los nodos de transferencia de datos también requieren una ingeniería especializada. Las interfaces de red, la ubicación de la CPU, la memoria, el disco o el sistema de archivos paralelo, los búferes TCP y el software de transferencia influyen en el rendimiento efectivo. Las guías Fasterdata y la asistencia técnica de ESnet han convertido estas buenas prácticas en procedimientos reproducibles. Este enfoque se ha extendido más allá de las instalaciones del DOE, pero no todas las implementaciones que se denominan Science DMZ son operadas por ESnet.

La razón por la que la Science DMZ ha sido ampliamente aceptada es que transformó un problema de adquisición de equipos en un problema de diseño de sistemas. Comprar un circuito más rápido no resuelve el problema si la restricción está en otro tramo. La unidad de rendimiento significativa es el flujo de trabajo completo, desde el almacenamiento hasta el almacenamiento o desde el instrumento hasta los recursos de cómputo, y eso requiere medir cada dominio administrativo para asignar responsabilidades. (Science DMZ;Herramientas de rendimiento)

ESnet5 llevó el 100G nacional a producción

El siguiente salto de capacidad fue respaldado por la Iniciativa de Redes Avanzadas (Advanced Networking Initiative) y los estímulos económicos de Estados Unidos. ESnet recibió 62 millones de dólares a través de la Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense (ARRA) para desarrollar un prototipo de larga distancia de 100 Gbps y migrar hacia ESnet5. La inversión incluyó no solo nuevos enrutadores, sino también derechos de espectro sobre fibra nacional, lo que otorgó a ESnet un control más directo sobre el despliegue y la renovación de longitudes de onda.

ESnet5 entró en producción a finales de 2012. En aquel momento, el DOE y ESnet lo describieron como la red científica más rápida del mundo. Esta afirmación histórica debe entenderse en el contexto de un despliegue pionero de 100G a escala nacional; no puede repetirse incondicionalmente como una clasificación mundial de 2026. Las redes de investigación actuales publican métricas diferentes —velocidad de interfaz individual, capacidad agregada del backbone, espectro óptico, pruebas experimentales— y el material proporcionado no contiene una referencia comparativa neutral.

El impacto de los 100G fue más allá de multiplicar por diez la velocidad de la interfaz. Los datos científicos que antes ocupaban circuitos durante largos períodos podían planificarse como transferencias rutinarias de larga distancia. Los laboratorios pudieron centralizar parte del cómputo o el almacenamiento sin necesidad de duplicarlos en múltiples ubicaciones. Las colaboraciones internacionales dispusieron de un backbone nacional más capaz. Al mismo tiempo, el aumento de capacidad expuso más rápidamente las limitaciones locales, lo que incrementó el valor de la Science DMZ y perfSONAR.

ESnet5 mantuvo la configuración híbrida de servicios de paquetes y rutas dedicadas para la ciencia. La automatización también ganó importancia. A escala de 100G, las tareas de reserva de capacidad, diagnóstico de fallos y mantenimiento de servicios coherentes a nivel nacional ya no podían depender exclusivamente de la configuración manual dispositivo por dispositivo.

Este proyecto demostró que la inversión pública en infraestructura puede cambiar las opciones científicas antes de que un solo experimento utilice toda la capacidad. La capacidad de reserva no es un desperdicio en el sentido de un excedente no vendido de un servicio minorista, sino una preparación para futuros instrumentos o fallos. Su valor también incluye la posibilidad de probar nuevos flujos de trabajo sin tener que esperar al siguiente ciclo de construcción.

Sin embargo, esta lógica exige disciplina. Las cifras de capacidad deben vincularse con un uso científico real, y las inversiones deben poder adaptarse si cambian las previsiones de demanda. El trabajo posterior de ESnet en telemetría, almacenamiento en caché y orquestación representa precisamente un intento de obtener más valor científico de la capacidad ya instalada, en lugar de confiar únicamente en la expansión física. (Anuncio de ESnet5)

ESnet6 integró óptica, paquetes y software

El proyecto ESnet6 comenzó en 2017 y, tras unos seis años de diseño y construcción, se presentó el 11 de octubre de 2022. En el lanzamiento, el Berkeley Lab anunció una capacidad agregada de más de 46 Tbps sobre aproximadamente 15,000 millas de infraestructura dedicada, con enlaces de backbone de entre 400 Gbps y 1 Tbps. El informe anual de 2024 refleja las ampliaciones posteriores: 57 Tbps y enlaces de hasta 1.2 Tbps. Se trata de cifras de momentos distintos, no de definiciones contradictorias de una red estática.

La capa física incluye fibra de larga distancia, sistemas de línea óptica, amplificadores, derechos de espectro, instalaciones de coubicación y puntos de acceso local. El informe de 2024 contabiliza 278 sitios de amplificación óptica. La tecnología óptica coherente transporta múltiples canales de alta velocidad por la fibra, mientras que los amplificadores y los dispositivos ópticos reconfigurables mantienen la señal y dirigen las longitudes de onda hacia la dirección adecuada. Un mismo trayecto en el mapa puede estar compuesto por diferentes formas de fibra oscura, espectro, servicio iluminado o contratos con socios.

La cifra de «aproximadamente 15,000 millas» no implica que el DOE sea el propietario legal de todos los cables.

Por encima de la capa óptica, los enrutadores y los bordes de servicio proporcionan IP, entornos de enrutamiento privado, servicios de capa 2, peering y conectividad con nubes. El informe de 2024 enumera 78 ubicaciones de enrutadores. Cada sitio se conecta a 10, 100 o 400 Gbps según sus requisitos, y el backbone puede agregar múltiples interfaces o longitudes de onda para formar capacidades mayores.

La capa de software es lo que distingue a ESnet6 de una simple ampliación de capacidad. La automatización mantiene el estado de los dispositivos y los servicios, y la telemetría programable ofrece una evidencia operativa más detallada. OSCARS configura rutas reservadas, y SENSE intenta una orquestación impulsada por aplicaciones a través de múltiples dominios. High-Touch, mediante hardware programable, proporciona una visibilidad detallada de paquetes y flujos. Los puntos de conexión con API y bancos de pruebas acercan los resultados de investigación exitosos a la operación de producción.

ESnet6 también puso énfasis en la resiliencia. Las rutas diversas, las múltiples entradas a los sitios, las fuentes de alimentación independientes, los enrutadores alternativos y los puntos de servicio de alta disponibilidad reducen la probabilidad de que un solo fallo desconecte un laboratorio del sistema nacional. Sin embargo, el alcance de cada medida es diferente. Si dos circuitos locales comparten el mismo conducto, un backbone redundante no sirve de nada. Si dos enrutadores dependen de la misma fuente de alimentación, añadir más dispositivos no aporta resiliencia.

ESnet6 debe entenderse como una instalación científica compuesta por capas superpuestas. La fibra crea el alcance físico; los equipos ópticos crean la capacidad; los enrutadores crean los servicios de paquetes y privados; el software proporciona repetibilidad y programabilidad; la medición verifica que las rutas prometidas realmente funcionan; y los acuerdos y la cooperación interinstitucionales son necesarios para cruzar las fronteras que ESnet no posee. (Lanzamiento de ESnet6;Informe anual 2024)

Lo que significan (y no significan) los 57 Tbps

Las estadísticas de red tienden a mezclar diferentes capas en una sola cifra. Los 57 Tbps que ESnet presentó para 2024 son un valor agregado de la capacidad de diseño distribuida en todo el sistema. No representan la velocidad de un solo enlace físico, el rendimiento disponible para todos los laboratorios, ni el tráfico que fluye continuamente. El mismo informe menciona enlaces de backbone de 400 Gbps a 1.2 Tbps, siete sitios nacionales conectados a más de 400G y 2.7 Tbps de capacidad transatlántica. Cada cifra responde a una pregunta diferente.

El informe también señala 78 ubicaciones de enrutadores y 278 sitios de amplificación óptica sobre una infraestructura de aproximadamente 15,000 millas. La red conecta los 17 laboratorios nacionales del DOE, 28 instalaciones de usuario del DOE, 277 relaciones con redes de investigación, educación, comerciales y de otro tipo en cinco países, más de 30,000 usuarios organizacionales y 137 empleados y contratistas repartidos en 24 estados. Se trata de poblaciones distintas que no deben sumarse como si fueran un número total de clientes.

Los enrutadores, las instalaciones, las redes asociadas, los usuarios institucionales y los empleados son métricas diferentes.

La conexión de un sitio indica la capacidad en la frontera de una institución. Los enlaces de backbone indican la capacidad entre puntos de presencia de la red. Los sistemas ópticos transportan múltiples longitudes de onda; los servicios lógicos pueden utilizar solo una parte de la capa física. La capacidad agregada suma recursos que no pueden ser utilizados simultáneamente por un mismo par origen-destino. El volumen de tráfico mide los datos movidos durante un período, no la velocidad máxima instantánea.

ESnet transportó 1.77 exabytes en 2024, un 4 % más que los 1.7 exabytes de 2023. Este crecimiento es inferior al promedio a largo plazo de aproximadamente el 55 % anual que ESnet reporta desde 1989. Un solo año no permite afirmar que la demanda científica se haya estabilizado. Los grandes proyectos entran en funcionamiento de manera desigual, los cambios de software pueden reducir el volumen transferido, y un solo experimento o evento internacional puede alterar significativamente la configuración.

El tráfico tampoco es uniforme. El informe de 2024 indica que los flujos relacionados con el LHC representaron aproximadamente la mitad del tráfico total. Fermilab fue el mayor emisor externo, con 136 petabytes; NERSC, el mayor receptor dentro del DOE, con 75.3 petabytes; y Oak Ridge, el mayor emisor dentro del DOE, con 58.3 petabytes. Estas cifras señalan las cargas de trabajo principales, pero no constituyen una clasificación completa del valor científico: una transferencia más pequeña puede tener limitaciones temporales estrictas o dar soporte a un instrumento único.

La planificación de capacidad debe considerar simultáneamente el tráfico medio y el de pico, la utilización por ruta, la capacidad de reserva para fallos, las velocidades de conexión de los sitios, los plazos científicos y los requisitos futuros. Una red dimensionada solo para la utilización media puede quedarse corta durante una supernova o una rotura de cable submarino. Una red dimensionada solo para el peor evento teórico puede generar activos excesivamente costosos y rígidos.

El desafío de ingeniería de ESnet es colocar capacidad allí donde los flujos de trabajo la necesitan y donde los sistemas de ambos extremos puedan utilizarla realmente. Por eso la cifra de 57 Tbps debe explicarse junto con la Science DMZ, la medición, la orquestación y las revisiones de requisitos, y no debe tratarse aisladamente como si fuera un ranking mundial. (ESnet en cifras)

AS293 enruta para la misión científica, no para el mercado minorista

El número de Sistema Autónomo público de ESnet es AS293. Intercambia rutas con sitios del DOE, redes de investigación y educación, redes comerciales y operadores de tránsito de pago. Su política de enrutamiento determina qué rutas transportan tráfico científico, cómo se conmutan ante fallos y con qué redes externas se conecta directamente.

La política de peering es selectiva. Las redes candidatas deben utilizar BGP, mantener actualizada su información en los Registros de Enrutamiento de Internet y en PeeringDB, evitar rutas RPKI-inválidas y seguir las buenas prácticas de seguridad de enrutamiento relacionadas con MANRS. ESnet exige peering IPv6 o de doble pila y no acepta nuevas relaciones exclusivamente IPv4. La interconexión privada directa requiere puertos de 100G, y se recomienda encarecidamente 400G.

Estos requisitos reflejan tanto la misión como el coste operativo. Cada conexión directa consume puertos, tiempo de ingeniería y capacidad de supervisión. ESnet no necesita establecer peering con todas las redes solo porque exista una ruta pública. Selecciona las relaciones que mejoran las rutas científicas del DOE, reducen la dependencia del tránsito y conectan con los principales colaboradores. Para los destinos que no se alcanzan eficientemente mediante redes de investigación o peering directo, utiliza el tránsito de pago de Hurricane Electric y Lumen.

ESnet publica comunidades BGP que distinguen entre sitios conectados directamente, redes de investigación y educación, y redes comerciales. Las instituciones conectadas pueden utilizar esa información en sus políticas, pero la interpretación que hagan las redes descendentes queda fuera del control de ESnet. Las comunidades son metadatos descriptivos, no una garantía de que todas las redes tomen las mismas decisiones de enrutamiento.

La seguridad del enrutamiento también tiene limitaciones. Rechazar rutas RPKI-inválidas evita una parte importante de los orígenes incorrectos, pero no detiene todas las fugas de ruta, los pares comprometidos, las rutas filtradas erróneamente desde un origen legítimo ni los ROA mal configurados. La supervisión de secuestros puede detectar cambios de origen inesperados, pero la detección puede ser posterior a la propagación. El blackholing descarta el tráfico hacia el objetivo para proteger otros sistemas, pero a costa de hacer inaccesible el prefijo atacado.

AS293 transporta tráfico IP público, pero no persigue maximizar el número de clientes en el mercado de tránsito minorista. Su valor reside en la calidad de las rutas que ofrece a la comunidad científica, la capacidad de recuperación ante fallos y una interconexión fiable. (Política de peering)

Conexión física, servicios privados y rutas hacia la nube

Los servicios de ESnet comienzan con la conexión física. Los sitios elegibles pueden conectarse a 10, 100 o 400 Gbps a través de un punto de presencia cercano o remoto. Para las instalaciones alejadas de la infraestructura dedicada, un Service On-Ramp puede utilizar fibra oscura o un circuito iluminado de un operador. El enlace de acceso también forma parte del flujo de trabajo científico, y el tramo final proporcionado por un tercero puede convertirse en un cuello de botella o un punto de fallo importante.

El servicio IP de capa 3 proporciona conectividad enrutada IPv4 e IPv6. Las VPN de capa 3 crean entornos IP y BGP lógicamente separados sobre una infraestructura física compartida, para programas científicos con múltiples sitios. Las VPN de capa 2 ofrecen conectividad Ethernet punto a punto o multipunto, estática o aprovisionada mediante OSCARS. Estos servicios permiten que los experimentos e instalaciones se conecten sin exponer todas sus relaciones en la Internet pública.

Los servicios privados no implican un aislamiento físico completo. La separación lógica depende de la configuración de los enrutadores, las etiquetas, las instancias de enrutamiento, los controles de acceso y los procedimientos operativos. Un fallo en la plataforma compartida puede afectar a varios servicios, y un error de configuración puede romper el aislamiento previsto. El valor no está en afirmar que no existen dependencias compartidas, sino en ofrecer una separación gestionada y una conectividad predecible.

Cloud Connect extiende las rutas de ESnet hacia nubes comerciales como AWS, Microsoft Azure, Google Cloud y Oracle. Los sitios pueden llegar a los puntos de conexión de la nube a través de circuitos dedicados de capa 2 o capa 3, en lugar de hacerlo mediante enrutamiento público de Internet. Esto mejora el control de la ruta y reduce la exposición a tránsitos inestables, pero no elimina la seguridad del lado de la nube, los fallos del operador, el diseño de identidades, las tarifas de transferencia de datos ni la disponibilidad regional.

La relación con la nube muestra un cambio en el papel de ESnet. La ciencia del DOE ya no se limita a los laboratorios y a las supercomputadoras federales. Los investigadores pueden utilizar almacenamiento de objetos comercial, servicios especializados y ráfagas de cómputo. ESnet debe conectar estos recursos sin dar a entender que la nube forma parte de la red federal ni que un circuito dedicado hace que una cuenta en la nube sea segura.

Otros servicios incluyen DNS secundario, hora de red, supervisión de secuestros de ruta y blackholing. Incluso con capacidad óptica funcional, un fallo en la resolución de nombres, un error de hora, una fuga de ruta o un ataque de denegación de servicio pueden inutilizar los sistemas científicos.

El conjunto de servicios es un entramado operativo que abarca múltiples capas de red. La conexión física crea la ruta; el enrutamiento crea la accesibilidad; los servicios privados crean límites lógicos; la conectividad con la nube la extiende hacia infraestructura comercial; y los servicios de seguridad y auxiliares reducen los modos de fallo conocidos. En ambos extremos, los usuarios deben disponer de puntos finales y redes locales que funcionen correctamente. (Menú de servicios de red)

OSCARS convierte la capacidad en un recurso reservable

El tráfico de Internet general utiliza la capacidad disponible cuando los paquetes llegan. Este modelo funciona para la comunicación habitual, pero algunas transferencias científicas son programadas, muy grandes y con un alto coste de demora. OSCARS permite que los usuarios o aplicaciones autorizados reserven recursos de red durante un período especificado.

Una reserva puede incluir puntos finales, hora de inicio, hora de finalización, ancho de banda, información de VLAN, exclusiones de ruta y otras restricciones. El sistema examina la topología y las reservas existentes, elige una ruta que cumpla los criterios, configura el estado necesario en la red y lo elimina al finalizar la reserva. Debe evitar la doble asignación de recursos limitados y tener en cuenta que la topología disponible puede cambiar debido a mantenimientos o fallos.

El cambio operativo es significativo. La configuración manual de un circuito puede requerir varios días de coordinación entre múltiples ingenieros; una reserva programática puede crearse en minutos e integrarse en el flujo de trabajo del experimento. La red deja de ser un equipamiento de fondo fijo y se convierte en un recurso que el software puede solicitar, al igual que el almacenamiento o la computación.

OSCARS es un sistema de producción de código abierto que también ha sido desplegado o evaluado en redes y bancos de pruebas externos. Sin embargo, la información pública sobre despliegues incluye referencias históricas, por lo que no se debe asumir que todas las organizaciones mencionadas lo operen actualmente con la misma configuración.

Una reserva no garantiza el rendimiento de la aplicación. Asegura una cierta capacidad en la red, pero no acelera la lectura del almacenamiento, no corrige la pérdida de paquetes en la red del campus ni ajusta el sistema operativo. Si una aplicación solo logra una fracción de la velocidad reservada, el diagnóstico debe volver al recorrido de extremo a extremo.

Las reservas también plantean problemas de asignación de recursos. Un experimento prioritario se beneficia de la capacidad garantizada, pero una reserva no utilizada puede reducir la flexibilidad para otros usuarios. Quién puede solicitar el servicio, cómo se resuelven los conflictos y si las reservas pueden ser desplazadas son cuestiones de gobernanza de la instalación, incluso cuando el código está automatizado.

OSCARS es un ejemplo claro de cómo el software aplicado de ESnet se convirtió en infraestructura. Transformó un procedimiento manual en un servicio repetible, manteniendo la política humana sobre la autorización, y ofreció a las aplicaciones científicas un medio para expresar los requisitos de red. (OSCARS)

SENSE coordina la red y los sistemas finales de forma conjunta

Un circuito de red reservado solo resuelve una parte de un flujo de trabajo distribuido. El almacenamiento, los servicios de transferencia y los recursos de cómputo también tienen disponibilidad, capacidad y políticas. SENSE (Software-defined network for End-to-end Networked Science at the Exascale) intenta extender la orquestación más allá de un solo dominio de red.

SENSE representa la red y los sistemas finales como recursos descubribles. Una aplicación científica puede describir un objetivo, como mover un conjunto de datos entre instalaciones a una velocidad determinada. SENSE recopila los modelos de recursos de los dominios participantes, negocia los recursos, configura la red y los servicios de transferencia, supervisa la telemetría y libera los recursos al finalizar el flujo de trabajo.

Esto es más difícil que configurar un solo circuito. Las instituciones participantes mantienen su propia autoridad y sus propios modelos de datos. Un dominio puede exponer ancho de banda, otro puntos finales de almacenamiento o servicios de transferencia. Las políticas, las credenciales y las ventanas de mantenimiento también difieren. SENSE debe coordinar sin asumir que un controlador central puede ordenar a todos los sistemas qué hacer.

Durante el Desafío de Datos del LHC de 2024, un flujo de trabajo habilitado por SENSE mantuvo 330 Gbps entre Caltech y la Universidad de California en San Diego. Es una prueba de que la orquestación a gran escala impulsada por aplicaciones puede funcionar en un flujo de trabajo operativo real. Sin embargo, no implica que sea un servicio de producción disponible en todos los sitios de ESnet; el informe de 2024 todavía situaba a SENSE en fase de investigación.

La diferencia entre OSCARS y SENSE muestra cómo está cambiando la unidad de automatización. OSCARS reserva recursos de red dentro de un dominio de servicio conocido. SENSE intenta negociar el recorrido completo, incluyendo sistemas que pertenecen a distintas organizaciones. El primero tiene fronteras de producción claras; el segundo ofrece un mayor valor científico pero conlleva más riesgos de gobernanza e integración.

El problema práctico para los operadores es la responsabilidad sobre los fallos. Cuando una aplicación declara un objetivo y el rendimiento del flujo de trabajo es insuficiente, la causa puede estar en el modelo de recursos, en la red, en el almacenamiento, en las credenciales, en la aplicación o en la sincronización entre dominios. La orquestación debe proporcionar evidencia que muestre a cada operador qué parte del estado negociado se ha desviado de la intención.

SENSE aspira a una infraestructura en la que las aplicaciones soliciten resultados, no circuitos. Su madurez debe evaluarse no solo por la velocidad máxima de transferencia, sino por el uso repetible en producción a través de múltiples dominios, una responsabilidad de soporte clara y la capacidad de recuperarse ante fallos parciales. (SENSE;Investigación aplicada 2024)

EJFAT envía eventos científicos directamente al cómputo remoto

El movimiento tradicional de datos científicos suele basarse en archivos. Un experimento genera datos, los sistemas locales los escriben en archivos, los almacenan y posteriormente los transfieren a otra instalación para su análisis. Es un método operativo consolidado, pero introduce latencia y requiere almacenamiento y capacidad de cómputo locales dimensionados para los picos de adquisición.

EJFAT (ESnet–Jefferson Lab FPGA Accelerated Transport) ofrece un camino diferente. Distribuye los datos de eventos encapsulados en UDP desde el instrumento hacia los workers de cómputo disponibles, incluyendo instalaciones remotas de supercomputación. Un SmartNIC programable basado en FPGA lee el identificador del evento y envía todos los fragmentos que pertenecen al mismo evento a un único worker. El sistema de control redirige la distribución según la disponibilidad de los nodos de cómputo.

El agrupamiento por evento es fundamental. Un balanceador de carga genérico puede distribuir paquetes entre varios servidores, pero en el procesamiento científico todos los fragmentos de un mismo evento de detección deben llegar al mismo worker. EJFAT separa el tratamiento de la transferencia a alta velocidad de la planificación de los workers de cómputo, lo que permite escalar cada parte de forma independiente.

En abril de 2024, una demostración transmitió datos a 100 Gbps desde el Jefferson Lab en Virginia hasta la supercomputadora Perlmutter en California, procesándolos en tiempo real sin usar discos intermedios. Según ESnet, pruebas posteriores utilizaron recursos de cómputo de varias instalaciones con alrededor de 20,000 núcleos. Son resultados de demostraciones específicas y no garantizan que todos los instrumentos científicos puedan adoptar la misma configuración.

El caso de la Instalación para Haces de Isótopos Raros (FRIB) es un ejemplo operativo más reciente. En julio de 2026, ESnet informó de que los investigadores transmitieron datos brutos a aproximadamente 5‑6 Gbps hacia una supercomputadora remota a través de EJFAT. Los 615 GB generados en 15 horas se procesaron en 20 minutos utilizando inferencia de aprendizaje automático en ocho nodos de Perlmutter. La velocidad de red fue inferior a la de las demostraciones de 100G, pero el valor científico residió en obtener resultados más rápidamente durante el flujo de trabajo real.

La transmisión en tiempo real también modifica la economía de las instalaciones. En lugar de construir recursos de cómputo locales dimensionados para todos los picos, los detectores pueden aprovechar la supercomputación compartida. Los investigadores pueden ver los resultados mientras todavía disponen de tiempo de haz valioso. Por otro lado, un fallo de red, un problema de asignación de cómputo o un error en la distribución de eventos afectan directamente al procesamiento durante el experimento, en lugar de afectar a una transferencia de archivos diferida.

EJFAT es un prototipo avanzado o una plataforma en formación, no un servicio estándar ampliamente ofrecido. La producción requeriría integración con los instrumentos, seguridad, disponibilidad de FPGA, responsabilidades operativas, acuerdos de planificación y un comportamiento definido ante la pérdida de paquetes UDP. Su relevancia radica en haber demostrado que la red de área amplia puede formar parte del bucle de adquisición de datos, en lugar de ser solo un medio de transferencia posterior a la captura. (EJFAT;Caso FRIB)

High-Touch, perfSONAR e iperf3 hacen observable la ruta

Una red de alta capacidad puede fallar de formas que no se aprecian en un gráfico de utilización agregada. Ráfagas cortas pueden desbordar las colas, los paquetes se reordenan, las pérdidas aparecen solo en un sentido o en una parte del tráfico, y las rutas pueden cambiar entre mediciones. Los flujos críticos para la seguridad también pueden quedar enterrados en el muestreo estadístico.

High-Touch utiliza hardware y software programables para recopilar telemetría de paquetes y flujos con más detalle que los registros de muestreo convencionales. En 2024 se empleó para examinar el rendimiento del LHC, el reordenamiento de paquetes en las rutas del Observatorio Rubin e incidentes de seguridad. El objetivo es una precisión diagnóstica capaz de identificar comportamientos invisibles en el tráfico agregado.

Una evidencia más detallada tiene un coste. Los detalles de paquetes y flujos requieren capacidad de almacenamiento, capacidad de procesamiento, controles de acceso y una interpretación cuidadosa. Pueden revelar los puntos finales que se comunican, la estructura de las colaboraciones y los momentos de actividad científica. Un sistema diseñado para la visibilidad operativa se convierte al mismo tiempo en un activo de datos sensible.

perfSONAR aborda otra capa. Es un sistema de medición distribuido respaldado por la colaboración de múltiples organizaciones, en el que ESnet ha sido un participante principal desde su creación. En 2024 se reportaron más de 2,000 puntos en todo el mundo, y ESnet operaba más de 30 sitios. Mediante pruebas controladas, mide el rendimiento, la latencia, la pérdida y los cambios de ruta entre los nodos participantes.

La configuración distribuida es importante. Cuando un investigador informa de una transferencia lenta, las pruebas entre nodos perfSONAR correctamente diseñados pueden mostrar si la ruta subyacente es capaz de alcanzar la velocidad esperada. Las pruebas en cada dirección investigan la asimetría, y las mediciones repetidas ayudan a determinar cuándo comenzó la degradación. Los traceroute pueden mostrar cambios de ruta, aunque la ruta observada no coincida exactamente con la ruta real de transferencia de la aplicación.

iperf3 proporciona pruebas activas de rendimiento mediante TCP, UDP y SCTP, con soporte para IPv4 e IPv6. ESnet mantiene esta herramienta de código abierto y ha reportado pruebas de más de 150 Gbps en rutas de 200G en condiciones específicas. Las pruebas sintéticas no constituyen un benchmark de la aplicación, pero confirman que el anfitrión y la red son capaces de transportar tráfico en condiciones controladas.

High-Touch, perfSONAR e iperf3 observan realidades diferentes. High-Touch captura los flujos de producción en detalle, perfSONAR mide rutas a través de múltiples dominios de forma periódica o bajo demanda, e iperf3 pone a prueba directamente el rendimiento de los puntos finales y de la red. Ninguna perspectiva por sí sola ofrece un diagnóstico completo, pero combinadas reducen el riesgo de que un solo panel de control local de un operador dicte el diagnóstico de un fallo distribuido. (Herramientas de rendimiento;Innovaciones operativas 2024)

La mejor ampliación de capacidad quizás sea no mover los datos

Añadir capacidad no es la única forma de mejorar una red científica. Si un mismo conjunto de datos es solicitado repetidamente por investigadores de una misma región, mover cada copia a través de la red de área amplia consume capacidad y añade latencia, incluso cuando el backbone tiene margen.

El informe de investigación aplicada de ESnet de 2024 destaca cinco nodos de caché regional utilizados por comunidades de datos científicos. En el conjunto del estudio, las cachés redujeron el tráfico de área amplia en una media de 33 terabytes diarios. Dos tercios de las solicitudes se resolvieron localmente, y la tasa media de acierto de caché fue del 94 %. El efecto varió significativamente por región: se reportaron reducciones del tráfico de área amplia del 69.3 % en el sur de California, 48.4 % en Chicago y 6.6 % en Boston.

La diferencia muestra que el valor de la caché depende de la popularidad del conjunto de datos, la comunidad de usuarios local, la capacidad de almacenamiento, la política de desalojo y la configuración del servicio. Cerca de comunidades que analizan repetidamente los mismos datos, puede eliminar transferencias masivas; en entornos que utilizan datos diversos con poca frecuencia, puede consumir almacenamiento sin ofrecer el mismo beneficio.

Las cachés también modifican el alcance del control. El operador de red se involucra en la ubicación de los datos, y las comunidades científicas deben decidir qué datos se pueden replicar, cómo mantener su frescura y quién puede acceder a ellos. Un fallo de almacenamiento o una copia obsoleta se convierten en problemas operativos adyacentes a la red.

El bit más eficiente quizás sea el que nunca entra en el backbone. Las actualizaciones ópticas aumentan la oferta, pero las cachés modifican la demanda. La planificación de los flujos de trabajo evita las horas de congestión, y la compresión o el filtrado local reducen los datos antes de la transferencia. Una planificación de infraestructura madura evalúa estos instrumentos de forma conjunta, sin medir el progreso solo en terabits instalados.

Los resultados del estudio deben entenderse limitados al entorno analizado. No todos los datos científicos alcanzarán una tasa de acierto del 94 %, y una caché no puede sustituir la nueva capacidad necesaria para un flujo único en directo. Lo relevante es que demuestra que la arquitectura de datos y la arquitectura de red pueden diseñarse de forma integrada. (Investigación aplicada 2024)

La ciencia transatlántica necesita diversidad física, no solo capacidad

La infraestructura nacional de ESnet es inseparable de su papel internacional. La física de altas energías se compone de instalaciones y centros de cómputo a ambos lados del Atlántico; el informe anual de 2024 señaló que los flujos relacionados con el LHC representaron aproximadamente la mitad del tráfico de ESnet. Aunque todos los enrutadores nacionales funcionen correctamente, un corte de cable submarino entre Europa y Estados Unidos puede detener las principales cargas de trabajo científicas.

Entre 2024 y principios de 2025, la capacidad transatlántica publicada por ESnet pasó de unos 700 Gbps a 2.7 Tbps. Una parte importante del plan fue un contrato de 15 años con Aqua Comms, que aseguró un cuarto de un par de fibras en rutas que conectan Nueva York, Dublín y Londres. ESnet comparte capacidad y costes con GÉANT en varios cables submarinos. El objetivo de ingeniería es ofrecer un mínimo de 3.2 Tbps a través de cuatro rutas físicamente diversas, con un diseño escalable a más de 10 Tbps.

Capacidad y diversidad son cuestiones distintas. Dos servicios lógicamente diferentes pueden compartir el mismo cable submarino, estación de amarre o conducto terrestre y fallar simultáneamente. La reparación de un cable submarino requiere localizar el fallo, obtener permisos, disponer de un barco cablero, condiciones meteorológicas adecuadas y la recuperación y prueba de la fibra dañada; puede llevar de semanas a meses. ESnet contempla incluso la rotura simultánea de tres cables, lo que indica que un solo camino de respaldo no es suficiente.

Los derechos de espectro a largo plazo ofrecen mayor control sobre las renovaciones que la compra repetida de circuitos terminados. Sin embargo, también generan un compromiso duradero con sistemas de cable, estaciones de amarre y socios operativos concretos. Un contrato de espectro no elimina los riesgos oceánicos: permite distribuir capacidad y resiliencia entre varios sistemas, pero ESnet sigue dependiendo de los propietarios de los cables, los procesos de reparación y las redes asociadas.

El término «dedicado» también debe emplearse con cuidado. ESnet gestiona derechos dedicados e infraestructura dedicada en rutas clave, pero la naturaleza de los activos físicos no es uniforme. Los recorridos nacionales e internacionales incluyen fibra oscura, espectro, servicios iluminados, coubicación y capacidad de socios. Una sola línea en el mapa no revela la propiedad ni los derechos de reparación de cada tramo.

La relación con GÉANT muestra que las redes de investigación pueden cooperar sin estar centralizadas. Ambas organizaciones comparten costes y coordinan el tráfico científico, pero cada una responde ante sus propias instituciones y participantes. El rendimiento de extremo a extremo también depende de las redes nacionales de investigación, los sistemas de campus y las instalaciones experimentales que se encuentran fuera de ambos backbones. (Hito transatlántico;Informe anual 2024)

La demanda científica combina gran capacidad continua, ráfagas esporádicas y plazos estrictos

El Gran Colisionador de Hadrones genera una gran capacidad continua. Su modelo de cómputo distribuido mueve datos experimentales entre el CERN, Fermilab, Brookhaven, universidades y otros centros de cómputo, creando un tráfico internacional constante. La futura operación de alta luminosidad aumentará previsiblemente los datos de los detectores, las simulaciones y las réplicas. La red necesitará transportar flujos cotidianos enormes y, al mismo tiempo, disponer de una diversidad de rutas que permita sortear cortes de cables submarinos o fallos en las instalaciones.

El Observatorio Vera C. Rubin ejemplifica las restricciones temporales. El telescopio, situado en Chile, está diseñado para generar una imagen de aproximadamente 13 GB cada 30 segundos. Los datos deben procesarse rápidamente en el SLAC y generar alertas para otros observatorios sobre fenómenos transitorios. ESnet ha indicado el objetivo de transportar cada imagen a lo largo de unas 12,000 millas en menos de 7 segundos. La ruta incluye redes de investigación sudamericanas e internacionales, por lo que el resultado depende de la ingeniería de múltiples organizaciones, no solo de ESnet.

DUNE prevé ráfagas extremas. En caso de supernova, se estima que podría ser necesario mover hasta 600 TB en 100 segundos, y se espera que el programa completo genere alrededor de 900 PB a lo largo de 20 años. Se trata de un requisito de diseño futuro, no del tráfico diario actual. Pero un fenómeno astrofísico no puede posponerse hasta que haya capacidad disponible: una red diseñada solo con la utilización media puede fallar en el momento de mayor valor científico.

La investigación en fusión combina distancias internacionales y un desarrollo a largo plazo. En mayo de 2026, se transfirieron 176 TB de datos de ITER desde Marsella hasta las instalaciones DIII-D de General Atomics en San Diego, a aproximadamente 80 Gbps. ITER todavía está en construcción, por lo que se trató de una prueba preparatoria, no de una operación plena habitual. La documentación de requisitos contempla, para algunos flujos de trabajo futuros, alrededor de 2 PB diarios y un mínimo de 200 Gbps.

FRIB y el Jefferson Lab muestran otro patrón. Algunos experimentos pueden necesitar análisis remoto mientras los datos están llegando. EJFAT permite enviar flujos de eventos a recursos de cómputo en NERSC u Oak Ridge sin esperar a que se complete y copie un archivo. Las fuentes de luz, los microscopios electrónicos y otros instrumentos se enfrentan a decisiones similares sobre filtrado local, inferencia remota de IA y la velocidad con la que los resultados deben regresar al operador del instrumento.

Las ciencias del clima y de la Tierra añaden demandas aún diferentes. Las grandes simulaciones y los datos observacionales se mueven entre instalaciones de cómputo y almacenamiento, y los sensores de campo pueden estar situados donde no llega la fibra convencional. Una sola velocidad de titular no puede representar simultáneamente la gran capacidad continua, las ráfagas esporádicas, la retroalimentación de baja latencia, las colaboraciones internacionales y la adquisición remota de datos. (Caso del Observatorio Rubin;Caso DUNE;Revisiones de requisitos)

Las revisiones de requisitos convierten los planes científicos en diseño de red

ESnet no puede adquirir fibra, enrutadores o capacidad transatlántica después de que los experimentos empiecen a generar datos. Los contratos a largo plazo, la compra de equipos, la construcción de sitios y el desarrollo de software requieren varios años. Por eso ESnet realiza revisiones de requisitos con los programas científicos del DOE, con un horizonte de cinco a diez años.

Los investigadores y los equipos de las instalaciones describen los instrumentos, los volúmenes de datos previstos, los lugares de almacenamiento, los destinos de cómputo, las restricciones temporales, los colaboradores internacionales, el uso de la nube y los requisitos de resiliencia. Los expertos en redes y en cómputo examinan el flujo de trabajo completo. A veces, una petición de un enlace más grande revela en realidad un problema de almacenamiento local, de diversidad de rutas, de diseño de seguridad o del software de transferencia.

Las revisiones de requisitos son un codiseño. El programa científico explica qué pretende conseguir; ESnet lo traduce en dependencias de infraestructura y verifica que la ruta prevista pueda funcionar. Los resultados influyen en la capacidad de conexión de los sitios, en las nuevas rutas, en la adquisición de capacidad submarina, en el despliegue de Science DMZ, en la investigación en orquestación, en la dotación de personal y en el calendario de la próxima generación de red.

La gran revisión de Física de Altas Energías completada en 2025 y publicada en enero de 2026 contó con 127 participantes y 14 estudios de caso resumidos en unas 400 páginas. Lo importante es que no todas las previsiones serán correctas: los calendarios de los instrumentos se retrasan, el software se vuelve más eficiente y aparecen nuevas cargas de trabajo. El valor reside en que investigadores, ingenieros de red, centros de cómputo y financiadores compartan los mismos supuestos y dispongan de un registro que pueda actualizarse de forma deliberada.

La demanda científica no siempre crece de manera continua. Puede que no ocurra ninguna supernova durante el período experimental, mientras que los flujos de trabajo de IA pueden expandirse más rápido que el ciclo formal de revisión. El crecimiento medio del tráfico es útil para la planificación presupuestaria, pero no sustituye a la planificación caso por caso. Un crecimiento bajo del 4 % en un solo año no debería determinar por sí solo las decisiones de infraestructura para décadas.

Las revisiones de requisitos también reparten la responsabilidad. Los laboratorios no deben asumir que un backbone nacional reparará automáticamente una ruta de campus deficiente. ESnet tampoco debe suponer que los programas científicos se adaptarán necesariamente después de que se construya la capacidad. Plasmar las dependencias en un plan compartido permite concretar los posibles conflictos antes de que surjan. (Informes de revisión de requisitos)

Wireless Edge y QUANT-NET exploran los límites de la instalación

Una red nacional de fibra es adecuada para conectar instalaciones fijas, pero los instrumentos científicos no siempre se encuentran en esos lugares. Un campo geotérmico, una estación de observación ambiental o un punto de estudio temporal pueden carecer de conexión de operador, de suministro eléctrico estable o de una ruta de fibra económicamente viable. Wireless Edge de ESnet investiga cómo extender los flujos de trabajo científicos a estos entornos combinando redes celulares privadas, Wi‑Fi, radio direccional y sistemas satelitales.

En un despliegue de observación geotérmica en Nevada, hecho público en junio de 2026, se combinaron 4G privado con espectro CBRS, Wi‑Fi HaLow de largo alcance, Wi‑Fi convencional, backhaul Starlink, radio direccional y torres transportables con alimentación autónoma. Fue un diseño adaptado a unas condiciones de terreno concretas, no un servicio inalámbrico nacional de ESnet ni un sustituto de la fibra de larga distancia. El terreno, la meteorología, el espectro, la energía y el operador satelital pasan a formar parte de la ruta de servicio.

El aspecto organizativo relevante es que ESnet no limitó su responsabilidad al punto de presencia de fibra más cercano. La función de vinculación científica trató la adquisición de datos, el backhaul y la transferencia de área amplia como un único flujo de trabajo. Dado que los entornos de investigación remotos presentan condiciones físicas diferentes, un enfoque de ajuste caso por caso puede resultar más valioso que un producto uniforme.

QUANT-NET explora otra frontera. Este proyecto financiado por ASCR está construyendo un banco de pruebas de red cuántica de tres nodos que conecta dos ubicaciones del Berkeley Lab y la Universidad de California en Berkeley a lo largo de unos 5 km. La investigación incluye trampas de iones, acoplamiento fotónico, intercambio de entrelazamiento, medición de estados de Bell, control con restricciones temporales estrictas y software modular.

La relación con ESnet se centra principalmente en el control y la orquestación. Los experimentos cuánticos requieren comunicación clásica, una temporización precisa y coordinación entre dispositivos difíciles de manejar. El software de control de código abierto puede mejorar la reproducibilidad de los experimentos y reducir los ajustes manuales. El banco de pruebas no es una internet cuántica en producción, ni transporta datos científicos masivos convencionales mediante entrelazamiento cuántico.

Tanto Wireless Edge como QUANT-NET deben evaluarse por lo que enseñan y por lo que puede reutilizarse. No implican que todos los usuarios de ESnet vayan a recibir servicios de acceso inalámbrico o enlaces cuánticos. Amplían la capacidad de investigación de ESnet para prepararse ante la posibilidad de que las futuras redes científicas requieran nuevos medios físicos o nuevos modelos de control. (Wireless Edge geotérmico;Investigación en redes cuánticas)

American Science Cloud y ESnet7 trasladan la unidad de planificación del sitio al flujo de trabajo

La Integrated Research Infrastructure y el American Science Cloud representan un cambio en la forma en que el DOE concibe las instalaciones. En lugar de tratar los instrumentos científicos, la red, los almacenes de datos y las supercomputadoras como servicios independientes, se pretende que funcionen como un entorno federado que dé soporte a los datos científicos, la IA y la computación de alto rendimiento.

ESnet constituye la capa de conectividad y orquestación. Los datos se mueven desde los instrumentos hacia el almacenamiento y los aceleradores; los usuarios y servicios necesitan un acceso gestionado; los flujos de trabajo deben descubrir los recursos disponibles, y la telemetría tiene que mostrar si se están alcanzando los objetivos científicos. EJFAT, SENSE, OSCARS, Cloud Connect y High-Touch abordan partes de este problema, pero ninguno constituye por sí solo el American Science Cloud completo.

En Confab26, Inder Monga fue presentado como Project Deputy del American Science Cloud, y el programa incluyó demostraciones y la planificación de la red de próxima generación. Esto evidencia que el trabajo institucional está en marcha, pero no que a agosto de 2026 existiera una nube científica nacional terminada. Las políticas de acceso, el catálogo de recursos conectados, el soporte en producción y la gobernanza seguían en desarrollo.

ESnet7 aparece en el mismo entorno de planificación. El nombre es real y hay sesiones sobre telemetría, inspección de paquetes, movimiento de datos, IA y redes cuánticas. Sin embargo, la generación actual en producción es ESnet6. En el material proporcionado no figuran la arquitectura final, la línea base del proyecto, la selección de proveedores, un presupuesto completo ni una fecha de inicio.

Esta distinción es importante. Los nombres de las generaciones de red influyen en las prioridades de investigación, en las relaciones con los proveedores y en las peticiones de capital antes incluso de que se instalen los equipos. Un programa de planificación no debe ser presentado como un backbone terminado. La interpretación más razonable es que ESnet está utilizando la experiencia operativa de ESnet6 y la investigación actual sobre flujos de trabajo para decidir qué capacidades necesita la séptima generación.

La velocidad seguirá siendo importante, pero la programabilidad y la inteligencia pueden llegar a ser igual de relevantes. Un circuito más rápido no informa a las aplicaciones sobre dónde se encuentran los recursos de cómputo disponibles, no identifica las microrráfagas, no planifica los flujos de los detectores y no demuestra que los servicios multidominio se hayan liberado correctamente. La pregunta estratégica para ESnet7 es hasta qué punto la red debe comprender y coordinar los flujos de trabajo científicos sin convertirse en un controlador central inmanejable. (Confab26;Investigación aplicada 2024)

El presupuesto federal financia la instalación, pero no es una facturación empresarial

ESnet no opera su backbone vendiendo ancho de banda al público general. La financiación principal procede de la partida presupuestaria de Instalaciones de Red de Alto Rendimiento y Bancos de Pruebas de ASCR. La solicitud para el ejercicio fiscal 2027 fue de 103 millones de dólares, por encima de los 97.261 millones asignados en el ejercicio anterior.

Esta cifra es el indicador público más útil de la escala del programa, pero no constituye la cuenta de resultados de ESnet. La partida incluye también bancos de pruebas relacionados con redes, mantenimiento de software, renovaciones y actividades de investigación. No muestra el coste operativo anual del backbone de producción por sí solo, la inversión de capital por generación de red ni los ingresos correspondientes a cada conexión de sitio.

La financiación pública permite invertir antes de que aparezca la demanda comercial. Permite adquirir derechos de espectro a largo plazo, mantener herramientas de código abierto, apoyar experimentos con tráfico reducido pero alto valor científico y construir una diversidad de rutas superior a la utilización actual. Sin embargo, este modelo depende de los presupuestos del Congreso, de las prioridades del DOE y del contrato de operación del Berkeley Lab.

Las conexiones de los sitios no siempre son gratuitas. La Política de Costes de Usuario de Sitio de ESnet permite repercutir algunos costes relacionados con la conexión a los usuarios institucionales, en función del patrocinio, la elegibilidad y los requisitos adicionales. La unidad de relación es el sitio, no el investigador individual. Los usuarios finales no reciben facturas separadas ni se registran individualmente en ESnet.

La ausencia de estados financieros independientes limita cualquier análisis financiero completo. La información pública no detalla la dependencia de todos los proveedores principales, los costes salariales, la amortización, el registro de activos por ruta ni el gasto anual en inversiones de capital. Calificar los 103 millones de dólares como «ventas de ESnet» sería incorrecto. Es más preciso decir que un programa federal financia un conjunto amplio de actividades que incluye la instalación en producción, las renovaciones, el mantenimiento de software y los bancos de pruebas.

La estructura de financiación también influye en las decisiones estratégicas. Una red comercial puede retirarse de una ruta que no recupera costes; una instalación científica pública debe sopesar simultáneamente la misión nacional, las oportunidades científicas, la capacidad a largo plazo y las restricciones presupuestarias. Puede justificar inversiones sin un retorno financiero inmediato, pero necesita una priorización transparente respaldada por la evidencia de las revisiones de requisitos. (Solicitud presupuestaria ASCR FY2027;ESCC)

Disponibilidad, seguridad de enrutamiento y telemetría generan responsabilidades propias

El informe de ESnet de 2024 mostró resultados de disponibilidad destacados. Los diez sitios de la Oficina de Ciencia del DOE incluidos en la métrica alcanzaron un 100 % de disponibilidad de servicio, excluyendo los mantenimientos programados. Fue el primer año en que todos los sitios superaron simultáneamente el requisito del 99.9 %. El informe anual también señaló una cifra del 99.99 % para un ámbito más amplio. Ambos datos son útiles pero tienen alcances diferentes y no significan que todos los servicios, instituciones y rutas internacionales estuvieran libres de interrupciones.

El Programa de Resiliencia de Sitios examina las entradas físicas, los enrutadores, la alimentación eléctrica y los dominios de fallo de las instalaciones conectadas. Un backbone nacional redundante no protege a un laboratorio que depende de un solo conducto o equipo local. La resiliencia no termina en el mapa del backbone, sino que debe llegar hasta los edificios y los sistemas de transferencia de datos.

Las políticas de enrutamiento proporcionan otra capa de control. ESnet rechaza las rutas RPKI-inválidas en sus sesiones de peering, exige registros de enrutamiento actualizados y ofrece supervisión de secuestros de ruta y blackholing. Estas medidas reducen los riesgos conocidos, pero no hacen que el enrutamiento entre dominios sea completamente seguro. Las fugas de ruta o los errores de política pueden ocurrir incluso con orígenes legítimos. El blackholing protege a otros sistemas, pero deja inaccesible el destino objetivo.

La automatización presenta un equilibrio similar. Las configuraciones estandarizadas, los inventarios y la orquestación reducen los errores manuales y aceleran la recuperación. Sin embargo, una plantilla, una política o un registro de datos erróneos pueden propagarse rápidamente a múltiples dispositivos. Son necesarios un despliegue gradual, una verificación independiente, un procedimiento claro de reversión o recuperación hacia adelante y una limitación de los privilegios otorgados a una sola cuenta de automatización.

Los datos operativos requieren la misma prudencia. La política de datos de la instalación de ESnet permite almacenar indefinidamente la información de utilización de los enrutadores y los registros NetFlow, replicándolos en almacenamientos de las costas este y oeste de Estados Unidos. Las mediciones activas de perfSONAR se conservan durante seis meses en un único disco sin copia de seguridad. La utilización de los enrutadores y los traceroute son públicos, mientras que el acceso a los registros de flujo y de seguridad está restringido.

Esto no contradice la afirmación de que ESnet no rastrea a los usuarios finales como suscriptores. El sistema de altas y facturación y los metadatos de red son cosas distintas. Aunque no exista una relación contractual individual, los metadatos revelan puntos finales, instituciones comunicantes, horarios y patrones de tráfico. Una telemetría más precisa mejora el diagnóstico y la seguridad, pero también hace más importantes la minimización de datos, los controles de acceso, la revisión de los períodos de conservación y un uso responsable.

El modelo de resiliencia más sólido no consiste en afirmar una ausencia total de interrupciones, sino en combinar diversidad física, ingeniería de sitio, seguridad de enrutamiento, medición, respuesta a incidentes, gobernanza de datos y una definición clara del alcance de cada métrica. (Hito de disponibilidad;Política de datos de la instalación;Política de peering)

Lo que muestra ESnet

La historia de ESnet puede leerse como una sucesión de redes cada vez más rápidas: desde las precursoras especializadas hasta ESnet4, el 100G nacional de ESnet5 y la escala de múltiples terabits de ESnet6. Pero esta cronología de la velocidad no capta la continuidad más importante. Cada vez que el ancho de banda por sí solo dejaba de resolver un problema científico, ESnet modificaba la arquitectura que lo rodeaba.

La Red de Datos Científicos separó los grandes flujos del tráfico general; OSCARS hizo la capacidad reservable; la Science DMZ rediseñó las fronteras institucionales; perfSONAR e iperf3 hicieron medibles los problemas de rendimiento; SENSE vinculó la intención de las aplicaciones con múltiples dominios administrativos; EJFAT incorporó las rutas de área amplia en el bucle de procesamiento de los detectores; las cachés modificaron la demanda, y el espectro transatlántico reforzó el control sobre la capacidad internacional.

La autoridad organizativa sigue siendo limitada y distribuida. El DOE y ASCR definen la misión y los fondos; el Berkeley Lab opera la instalación; la Universidad de California gestiona el laboratorio bajo contrato; los coordinadores de sitio aprueban los cambios que afectan a sus instituciones; los socios internacionales gestionan sus propias redes. Los operadores de nube, las empresas de telecomunicaciones, los propietarios de cables submarinos y los proveedores de equipos controlan otros componentes de los que depende ESnet.

Esta dispersión no es un inconveniente que el software pueda eliminar. Es la condición misma bajo la cual opera la red científica. El logro práctico de ESnet ha sido crear la coordinación suficiente para que los flujos de trabajo funcionen, sin fingir que una sola institución es dueña de todo el recorrido.

De cara al futuro, también es necesario distinguir con precisión los niveles de madurez. ESnet7 está en fase de planificación; SENSE aparecía como fase de investigación en el último informe completo; EJFAT es un prototipo avanzado o una plataforma en formación; QUANT-NET es un experimento; y el American Science Cloud estaba en construcción. Describir la madurez con estas salvedades no resta valor técnico.

La relevancia a largo plazo de ESnet reside en el modelo de instalación de usuario científico. Trata la red como un instrumento científico dotado de requisitos, operación, software, medición, investigación y financiación pública. Un detector y una supercomputadora separados por miles de kilómetros no generan suficiente valor conjunto si los sistemas intermedios no se diseñan como una sola ruta.

Por lo tanto, lo importante no es si ESnet es la más rápida según un ranking universal. El material proporcionado no contiene una clasificación neutral que compare todas las métricas actuales. Una conclusión más sólida y práctica es que ESnet es una de las redes científicas líderes a nivel mundial, según la información pública disponible, y que su mayor contribución ha sido hacer que la ciencia distribuida funcione de extremo a extremo. (Historia de ESnet;Lanzamiento de ESnet6;Informe anual 2024)

Fuentes