Resumen

  • La Energy Sciences Network, abreviada ESnet, es una infraestructura de red del DOE Office of Science operada por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y no una empresa comercial de telecomunicaciones.
  • ESnet6 conecta aproximadamente 15 000 millas de infraestructura de fibra óptica con transporte óptico, enrutamiento, redes privadas, conexiones a la nube, herramientas de medición y servicios programables.
  • Science DMZ, perfSONAR, OSCARS, SENSE y EJFAT demuestran que el rendimiento científico depende del camino completo entre instrumento, almacenamiento, red y centro de datos.
  • American Science Cloud y ESnet7 podrían integrar la red más profundamente en los flujos de trabajo científicos, aunque se encuentran en diferentes etapas de planificación, investigación y madurez.

Una red científica y no un proveedor de Internet de consumo masivo

La mejor manera de entender ESnet es a través de un conjunto de datos científicos. Un detector, un telescopio, un microscopio o una simulación genera información en una instalación de investigación. Los sistemas de adquisición la recopilan, los servidores de almacenamiento y transferencia la preparan y la red local la conduce hacia un punto de intercambio controlado. Desde allí, una conexión de ESnet puede transportar los datos a través de los Estados Unidos, por el Atlántico, hasta una supercomputadora del Department of Energy, a través de una red socia o hacia una nube comercial.

Lo que regresa es un conjunto de datos analizados, una alerta, un modelo o una decisión sobre el siguiente paso del experimento.

Ninguna organización domina este camino completo. El equipo del instrumento, la red del laboratorio, la red de investigación regional, el proveedor de la nube, el socio internacional y el centro de datos pueden pertenecer a diferentes operadores. ESnet proporciona la capa de área amplia orientada a la misión y colabora con todas estas organizaciones. Un almacenamiento lento, un enlace de campus saturado o un cortafuegos inadecuado pueden anular un backbone nacional rápido; a la inversa, una interrupción dentro de ESnet puede aislar una instalación local bien diseñada del resto del sistema científico.

Institucionalmente, ESnet está claramente definido. Es una User Facility del DOE Office of Science, financiada y supervisada principalmente por Advanced Scientific Computing Research, y operada por la Scientific Networking Division del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. El Berkeley Lab es gestionado por la Universidad de California por encargo del Department of Energy. ESnet no tiene accionistas, cotización bursátil, valoración empresarial autónoma ni balance comercial, por lo que debe describirse como una infraestructura de investigación financiada con fondos públicos.

Los investigadores suelen encontrarse con ESnet de forma indirecta, a través de un instrumento, una supercomputadora, un servicio de laboratorio, una universidad o una red socia. ESnet distingue entre Site Users institucionales y Endpoint Users, y no mantiene una lista formal de todos los participantes individuales. Los más de 30 000 usuarios organizativos mencionados en el informe anual de 2024 constituyen, por tanto, una métrica institucional y no una cifra exacta de abonados individuales.

La comparación con un operador de telecomunicaciones convencional se queda corta. ESnet opera transporte óptico y enrutamiento IP, pero también realiza análisis de requisitos, mantiene software de código abierto, prueba nuevos servicios y ayuda a las sedes a resolver problemas de extremo a extremo. El verdadero valor reside en hacer que instalaciones separadas geográficamente funcionen como piezas de una máquina científica común. (Gobernanza de ESnet;Servicios de red)

La historia comenzó con ordenadores escasos y acopladores acústicos

La historia oficial se remonta a mediados de la década de 1970, cuando la capacidad de cálculo y las comunicaciones a distancia eran escasas. En el Controlled Thermonuclear Research Computer Center del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, los empleados conectaron un Control Data Corporation 6600 prestado mediante cuatro módems acústicos. La tecnología pertenece a otra época, pero el problema sigue siendo reconocible: una comunidad científica especializada necesitaba acceder de forma remota a un ordenador demasiado costoso para duplicarlo en cada centro participante.

A finales de los años setenta y principios de los ochenta, distintos programas de investigación del Department of Energy construyeron sus propias redes. La física de altas energías y la fusión magnética tenían instalaciones, socios y flujos de datos diferentes; redes precursoras como HEPnet y MFEnet reflejaban esas fronteras. Las redes especializadas tenían sentido cuando los servicios comerciales no podían ofrecer el alcance, el rendimiento o la atención operativa necesarios. Sin embargo, también generaban duplicidades en líneas, tecnologías y equipos de operación.

Con la fundación formal de ESnet en 1986, estas funciones se unificaron. Una instalación común podía planificar de forma transversal, operar enlaces nacionales, coordinar conexiones internacionales y mantener personal especializado. Así, la capacidad dejó de ser una decisión puntual de un experimento y se convirtió en una tarea de infraestructura del Departamento.

El modelo inicial ya contenía rasgos que perduran hasta hoy: acceso basado en la misión científica, recursos financiados de forma compartida, planificación plurianual, equipos de operación que comprenden las implicaciones científicas y una demanda desigual que en ocasiones puede ser dominada por un único experimento.

El Berkeley Lab tenía su propia historia de redes. En 1974 se conectó allí un CDC 6600 a ARPANET; más tarde, los investigadores contribuyeron al control de congestión de TCP. Los trabajos de Van Jacobson y Mike Karels forman parte del entorno más amplio del laboratorio y no deben atribuirse exclusivamente a ESnet. No obstante, la proximidad institucional fomentó una cultura en la que el comportamiento de los protocolos, la medición y el rendimiento se consideraban problemas técnicos susceptibles de estudio y modificación.

En 1996, la operación se trasladó al Berkeley Lab, acercándola al National Energy Research Scientific Computing Center, a la investigación en redes, al desarrollo de software y a otros programas del Department of Energy. De ahí surgió el modelo actual, en el que la operación de producción y la investigación aplicada conviven dentro del mismo entorno institucional. (Historia de ESnet)

Por qué el networking se convirtió en una User Facility

Una User Facility científica concentra capacidades que para un grupo de investigación individual serían demasiado costosas, especializadas o interdependientes. Un acelerador de partículas, una fuente de luz o una supercomputadora puntera siguen esa lógica. ESnet la aplica a la comunicación. Fibra y espectro de larga distancia, óptica, routers, capacidad internacional, operación continua, ciberseguridad, medición y asesoramiento técnico se suministran de forma compartida.

La naturaleza de la demanda científica justifica la financiación pública. Un operador de telecomunicaciones puede vender una línea rápida, pero difícilmente diseñará su arquitectura nacional pensando en un detector que no empezará a funcionar hasta años después, en una posible explosión de supernova o en un flujo de trabajo con poco volumen de mercado y alto valor público. ESnet puede invertir antes de que la demanda sea medible, porque el objetivo es la capacidad científica y no el ingreso a corto plazo.

Revisiones formales de requisitos determinan las necesidades futuras. Los programas de investigación describen instrumentos, volúmenes de datos, ubicaciones de almacenamiento, objetivos de cálculo, plazos, socios y cuellos de botella locales en un horizonte de cinco a diez años. De ello pueden derivarse conexiones de sede más grandes, rutas físicas adicionales, capacidad transatlántica, nuevo software de orquestación o cambios en la arquitectura de datos local.

Este proceso es menos visible que un nuevo enlace óptico, pero puede ser más decisivo. El espectro en un cable submarino, una segunda entrada de edificio o un nuevo router pueden requerir años de financiación, contratación y construcción. Si ESnet esperara a que un experimento produjera todo su volumen de datos, una cuestión de infraestructura previsible se convertiría en una emergencia.

Las revisiones no hacen que las previsiones sean seguras. Los instrumentos se retrasan, el software de reducción de datos mejora, el uso de la nube aumenta y los flujos de trabajo científicos se rediseñan. Por eso, ESnet utiliza los resultados como un abanico de requisitos posibles y decide dónde se justifican capacidad de reserva, arquitectura flexible o inversiones graduales.

El acceso sigue siendo institucional. Las sedes pueden sufragar parte de los costes de su conexión, en función del patrocinio y de los gastos adicionales. Los investigadores individuales no pagan por gigabyte ni firman un contrato personal con ESnet. La ausencia de facturación al usuario final no significa gratuidad: la fibra, la electricidad, los equipos, el personal, la coubicación y las reparaciones se financian con presupuestos públicos o aportaciones de las sedes.

El éxito se mide de manera diferente a la de un operador comercial. ESnet debe equilibrar disponibilidad, demanda futura, acceso científico, resiliencia e investigación. Dado que estas decisiones afectan a fondos públicos y a activos duraderos, requieren hipótesis documentadas y resultados verificables. (Gobernanza;ESCC)

El Berkeley Lab opera el sistema, el DOE define la misión

La cadena institucional va del Department of Energy al Office of Science y de ahí a Advanced Scientific Computing Research, al Berkeley Lab y a su Scientific Networking Division. La Universidad de California gestiona el laboratorio mediante contrato. De este modo, el mandato federal y la financiación están separados de la operación diaria de la red.

Inder Monga es el Executive Director de ESnet y Director de la Scientific Networking Division. Chin Guok es Chief Technology Officer y lidera la planificación y la innovación; Adam Slagell es Chief Security Officer; Jon-Paul Herron dirige Network Engineering; Susan Lucas es Deputy of Business Operations. La organización cuenta con especialistas en óptica, enrutamiento, ingeniería de sedes, sistemas, software, seguridad, medición, automatización, proyectos y Science Engagement.

La amplitud de esta estructura corrige la imagen de una red nacional como mera colección de fibra y routers. ESnet debe adquirir espectro, operar BGP, construir telemetría, mantener herramientas de código abierto, investigar el comportamiento de los paquetes, gestionar evidencias de seguridad y traducir planes científicos en infraestructura concreta. La organización es a la vez operador y entorno de desarrollo.

Las sedes participan a través del ESnet Site Coordinators Committee. Cada institución designa a una persona que puede aprobar cambios en su conexión con ESnet y transmitir los requisitos locales. Se trata de una gobernanza de usuarios institucionales, no de un voto directo de todos los investigadores cuyos datos transitan por ESnet.

Las fuentes públicas no coinciden plenamente en una función del programa. La página actual de gobernanza nombra a Benjamin Brown como ASCR Programme Manager responsable, mientras que documentos más recientes de revisión de requisitos señalan a Carol Hawk como ESnet Programme Manager. La exposición fiable refleja esta ambigüedad en lugar de inventar una responsabilidad actual exclusiva.

ESnet no es una autoridad autónoma ni una red puramente tecnocrática. Los contratos, el presupuesto federal, la dirección del laboratorio y la coordinación de las sedes limitan el poder técnico. Al mismo tiempo, la rendición de cuentas se vuelve más difícil cuando un flujo de trabajo atraviesa varias instituciones y ninguna de ellas controla el camino completo. (Dirección de ESnet;Gobernanza)

ESnet4 separó el tráfico general de los flujos científicos excepcionalmente grandes

A mediados de la década de 2000, el Gran Colisionador de Hadrones y otros experimentos distribuidos generaban transferencias que no encajaban bien en una red IP general única. Por eso, ESnet4 combinó un núcleo IP con la Science Data Network, que utilizaba múltiples enlaces ópticos de 10 Gbps y funciones dinámicas de circuitos.

La ciencia no debía abandonar IP. Más bien, unos pocos flujos de datos muy grandes necesitaban recursos distintos a los de la comunicación general. Las conexiones normales seguían enrutadas, mientras que los movimientos de datos planificados podían usar caminos reservados de alta capacidad. Los anillos metropolitanos y la colaboración con Internet2 conectaban laboratorios y puntos de presencia.

Esta arquitectura dio a OSCARS un contexto de producción. El ancho de banda y los recursos de VLAN se podían reservar mediante software y eliminar al finalizar, en lugar de configurarse exclusivamente de forma manual. La red empezó a exponer recursos de manera programática.

La separación aumentó la complejidad de equipos y operación y no eliminó los problemas locales de almacenamiento o de campus. Sin embargo, demostró que distintos patrones de tráfico pueden requerir mecanismos diferentes, siempre que el camino completo siga siendo observable. (Arquitectura de ESnet4)

Science DMZ trasladó el cuello de botella al perímetro de la institución

Con un backbone más rápido, las debilidades locales se hicieron más visibles. Un WAN de 100 Gbps sirve de poco si los datos pasan por un cortafuegos empresarial genérico, un servidor lee demasiado lento o una interfaz pierde paquetes. ESnet y sus socios desarrollaron Science DMZ precisamente para abordar ese cuello de botella de extremo a extremo.

El modelo sitúa Data Transfer Nodes de alto rendimiento en un camino controlado cerca del perímetro institucional. La seguridad puede basarse en listas de acceso de routers, endurecimiento de hosts, detección de intrusiones, análisis de flujo y servicios restringidos, en lugar de forzar grandes transferencias a través del mismo cortafuegos con estado que las aplicaciones de oficina y empresa. perfSONAR proporciona mediciones continuas de caudal, latencia, pérdida de paquetes y cambios de ruta.

Science DMZ no es una red desprotegida. Los controles se adaptan a sistemas especializados que siguen requiriendo parches, supervisión, gestión de identidades y responsabilidad local. Suprimir un dispositivo inadecuado del camino de datos no elimina la tarea de seguridad.

Los propios Data Transfer Nodes también deben ser adecuados. Las tarjetas de red, la asignación de CPU, la memoria, los búferes TCP, los discos y los sistemas de archivos paralelos determinan si un enlace de larga distancia alcanza el rendimiento previsto. Las recomendaciones Fasterdata de ESnet y el asesoramiento técnico traducen esos detalles en procedimientos reproducibles.

El modelo se difundió más allá del Department of Energy. Se puede citar a ESnet como desarrollador e impulsor clave, pero no opera ni posee cada implantación. El rendimiento y la protección dependen de cómo una institución integre almacenamiento, Data Transfer Nodes, seguridad y red local.

Science DMZ también cambió la resolución de problemas. La distancia por sí sola ya no explica un mal rendimiento; hay que medir conjuntamente el endpoint, la interfaz, el perímetro y el WAN. Un eslabón débil puede condicionar el rendimiento de toda la cadena. (Science DMZ)

ESnet5 llevó los 100 Gbps continentales a la operación de producción

La American Recovery and Reinvestment Act aportó 62 millones de dólares para la Advanced Networking Initiative y apoyó un prototipo de larga distancia de 100 Gbps, así como la transición a ESnet5. La red entró en producción a finales de 2012, con derechos espectrales sobre una superficie nacional de fibra y en estrecha colaboración con Internet2.

El Department of Energy y ESnet la calificaron entonces como la red científica más rápida del mundo. Como afirmación histórica sobre un despliegue temprano de 100G continental, es utilizable. No constituye un ranking neutral para 2026, ya que varias redes de investigación usan 400G y emplean términos diferentes para la velocidad de interfaz, la capacidad del backbone y el espectro óptico.

La inversión fue más allá de los routers. Los derechos espectrales dieron a ESnet más control sobre futuras mejoras que la compra repetida de líneas acabadas. Sin embargo, también vincularon el programa a largo plazo con determinadas rutas, instalaciones y suministradores.

ESnet5 suministró capacidad adicional y volvió a hacer visibles los cuellos de botella locales. Una sede necesitaba conexiones adecuadas, Science DMZ, almacenamiento rápido y capacidad de cálculo receptora. Una velocidad mayor incrementó, por tanto, el valor de perfSONAR y de la ingeniería de extremo a extremo.

La contribución duradera consistió en convertir los 100G de una demostración técnica en una infraestructura científica operada. Al mismo tiempo, ESnet5 preparó las bases ópticas, operativas y de software para ESnet6. (Lanzamiento de ESnet5 a 100G)

ESnet6 es un sistema óptico, de conmutación de paquetes y basado en software

El proyecto ESnet6 comenzó formalmente en 2017 y concluyó en 2022, tras unos seis años de diseño y construcción. El lanzamiento público tuvo lugar el 11 de octubre de 2022. El Berkeley Lab anunció entonces una capacidad agregada de más de 46 Tbps sobre aproximadamente 15 000 millas de infraestructura de fibra dedicada, con enlaces de backbone de entre 400 Gbps y 1 Tbps. En el informe anual de 2024, el valor agregado subió a 57 Tbps, mientras que algunas configuraciones de backbone alcanzaban 1,2 Tbps.

Las cifras proceden de años distintos y describen un sistema en crecimiento. Tampoco reflejan la arquitectura completa. ESnet6 incluye derechos de fibra y espectro, sistemas de línea óptica y amplificadores, routers de núcleo y de servicio, telemetría programable, automatización, redes privadas, circuitos bajo demanda, interconexión con la nube e Internet, medición del rendimiento y controles de seguridad.

La capa óptica transporta varias longitudes de onda y puede agrupar múltiples enlaces de paquetes. Por tanto, un enlace calificado como de 1,2 Tbps no es necesariamente una única interfaz Ethernet a plena disposición de una sede. La capacidad utilizable depende de los canales, los mecanismos de protección, la ruta, los equipos y la política.

ESnet6 se construyó como una red gobernada por software y no solo como una versión más rápida de ESnet5. La automatización despliega servicios y mantiene los dispositivos en un estado más consistente. La telemetría ayuda al diagnóstico, mientras que los hooks de investigación y las capacidades de testbed permiten experimentar dentro de límites de producción definidos.

La nueva capa de software reduce el trabajo manual, pero también amplifica el alcance de un error. Una plantilla incorrecta, una política de enrutamiento o un dato de inventario erróneo pueden propagarse a muchos dispositivos. Por ello, la automatización segura requiere implantación gradual, verificación independiente, privilegios limitados y procedimientos de recuperación documentados.

Así, una generación de red renueva a la vez la óptica, la capa de paquetes, el software, la operación y los supuestos de capacidad. La calidad se manifiesta en la migración, la disponibilidad y el beneficio científico, y no solo en la cifra más alta publicada. (Lanzamiento de ESnet6;Informe anual 2024)

Qué significan 57 Tbps — y qué no

El informe anual de 2024 menciona aproximadamente 15 000 millas de infraestructura de fibra, 78 ubicaciones de routers, 278 ubicaciones de amplificadores ópticos, enlaces de backbone de 400 Gbps a 1,2 Tbps y 57 Tbps de capacidad agregada. A ello se suman 2,7 Tbps de capacidad transatlántica y siete sedes estadounidenses con conexiones de al menos 400G.

ESnet conectaba los 17 laboratorios nacionales del Department of Energy e informaba de 28 DOE User Facilities, 277 relaciones con redes de investigación, comerciales y de otro tipo en cinco países, más de 30 000 usuarios organizativos y 137 empleados y contratistas en 24 estados. Estas cifras describen poblaciones distintas y no deben sumarse como si fueran una cifra de clientes. Routers, instalaciones, redes socias, usuarios institucionales y plantilla son métricas separadas.

La capacidad agregada suma recursos distribuidos y no equivale al caudal de un único camino. Las conexiones físicas de sede se ofrecen a 10, 100 o 400 Gbps. Un enlace de backbone puede constar de varios canales o interfaces. El tráfico real está siempre por debajo de la capacidad construida y no se distribuye de manera uniforme.

En 2024, ESnet transportó 1,77 exabytes, frente a los 1,7 exabytes de 2023, un aumento del cuatro por ciento. Desde 1989, ESnet calcula un crecimiento histórico medio de alrededor del 55 por ciento anual. Un año atípico es relevante, pero no prueba que futuros instrumentos, la inteligencia artificial o eventos excepcionales vayan a necesitar menos capacidad.

El tráfico está además concentrado. Según el informe anual, aproximadamente la mitad correspondió a actividades del Gran Colisionador de Hadrones. Fermilab fue el mayor emisor externo, con 136 petabytes; NERSC, el mayor receptor dentro del Department of Energy, con 75,3 petabytes, y Oak Ridge, el mayor emisor del Departamento, con 58,3 petabytes. Estas cifras muestran cargas de trabajo importantes, pero no reflejan todo el valor científico.

“Fibra dedicada” no demuestra la propiedad jurídica de cada cable. La infraestructura puede incluir fibra oscura, espectro, servicios iluminados, infraestructura de operadores y rutas de socios. ESnet controla derechos dedicados en trayectos clave, mientras que la propiedad y la responsabilidad de reparación varían según la ruta.

La métrica de 57 Tbps describe el tamaño del sistema, no su impacto científico. Este depende de que el transporte, el enrutamiento, la red de sede, el almacenamiento, la capacidad de cálculo y la aplicación funcionen como un flujo de trabajo completo. (ESnet en cifras)

AS293 enruta para una misión y no para el mercado de usuario final

El sistema autónomo público de ESnet es AS293. Intercambia rutas con sedes del Department of Energy, redes de investigación, redes comerciales y proveedores de tránsito de pago, y orienta su política a la alcanzabilidad científica, la resiliencia y la interconexión controlada.

La política de peering exige BGP, registros actualizados en el Internet Routing Registry y en PeeringDB, así como prácticas de seguridad de enrutamiento alineadas con MANRS. ESnet descarta el enrutamiento inválido según RPKI y requiere IPv6 o doble pila para sesiones nuevas; se excluyen los nuevos peerings solo IPv4.

La interconexión directa privada comienza en 100G, con una clara preferencia por 400G. El umbral refleja los grandes flujos de datos científicos y el coste operativo de una relación privada. ESnet no necesita peerear directamente con todas las redes, sino que busca conexiones que mejoren los caminos científicos, reduzcan la dependencia del tránsito o integren socios importantes.

Las comunidades BGP publicadas distinguen sedes de ESnet, redes de investigación y educación y redes comerciales. Las sedes pueden derivar sus propias políticas, pero las redes descendentes no están obligadas a interpretar las marcas del mismo modo.

Hurricane Electric y Lumen proporcionan tránsito público de pago hacia destinos que no se alcanzan eficientemente por peering o por relaciones con redes de investigación. Esto amplía el alcance sin convertir a ESnet en un proveedor de Internet para clientes particulares.

RPKI impide una clase de anuncios no válidos, pero no todos los route leaks o configuraciones erróneas. La monitorización de hijacking y el blackholing apoyan la reacción; el blackholing protege otros sistemas haciendo que el prefijo atacado sea deliberadamente inalcanzable. (Política de peering)

Conexiones físicas, redes privadas y caminos hacia la nube

ESnet ofrece acceso físico a 10, 100 o 400 Gbps. Cerca de un punto de presencia es posible una conexión directa; las instalaciones más alejadas pueden usar un Service On-Ramp para el que se contrata fibra oscura o un circuito iluminado a un operador. Esta dependencia local del operador puede convertirse en el principal riesgo de rendimiento o de interrupción del camino completo.

El IP de capa 3 proporciona enrutamiento IPv4 e IPv6. Una VPN de capa 3 crea entornos lógicamente separados de IP y BGP para programas con múltiples sedes. Las VPN de capa 2 ofrecen Ethernet punto a punto o multipunto, estática o a través de OSCARS. Así, experimentos, instalaciones y nubes pueden obtener caminos privados controlados.

Los servicios privados no implican necesariamente aislamiento físico. La separación lógica depende de las instancias de enrutamiento, las etiquetas, los controles de acceso y las prácticas operativas sobre una plataforma compartida. Los fallos en esa plataforma pueden afectar a varios servicios.

Cloud Connect proporciona conexiones privadas a AWS, Microsoft Azure, Google Cloud y Oracle. Un camino así evita partes de la Internet pública y puede ofrecer más control sobre la ruta. Sin embargo, no elimina los errores de configuración de la nube, las interrupciones del proveedor, los costes de salida, las limitaciones regionales, las cuestiones de identidad ni la dependencia del proveedor.

El portafolio incluye además DNS secundario, servicios de tiempo, monitorización de route hijacking y blackholing. Cada servicio aborda riesgos específicos, pero no sustituye una arquitectura local de alto rendimiento. Un camino privado no acelera el almacenamiento, y una conexión segura no blinda automáticamente una cuenta de nube mal configurada.

El valor surge de la combinación de acceso físico, enrutamiento, separación lógica, interconexión y asistencia operativa. El endpoint y la red de sede siguen siendo responsabilidad local. (Menú de servicios de red)

OSCARS hace que la capacidad sea reservable

El tráfico de Internet general utiliza la capacidad disponible en cada momento. Algunas transferencias científicas están planificadas, son grandes y pierden un valor significativo si se retrasan. OSCARS permite a usuarios y aplicaciones autorizados reservar recursos de red durante un periodo definido.

Una reserva puede incluir puntos finales, hora de inicio y fin, ancho de banda, información de VLAN, rutas excluidas y otras condiciones. El sistema verifica la topología y las reservas existentes, encuentra un camino adecuado, instala la configuración necesaria y la elimina al expirar.

La automatización convierte una coordinación manual de varios días en un servicio que un flujo de trabajo científico puede solicitar. La red pasa a ser un recurso planificable, junto con el almacenamiento y el tiempo de cálculo.

OSCARS es software de producción de código abierto y ha sido desplegado o probado fuera de ESnet. Algunas páginas públicas contienen datos históricos, por lo que no debe asumirse que todas las organizaciones allí mencionadas mantengan una instalación actual e idéntica.

Una reserva no garantiza el caudal de la aplicación. Un almacenamiento lento, pérdidas de paquetes locales, un ajuste inadecuado del sistema operativo o un número insuficiente de flujos paralelos pueden impedir alcanzar la velocidad reservada. La política debe regular además la prioridad, la prelación, los conflictos y las reservas no utilizadas.

OSCARS muestra cómo ESnet ha traducido una práctica operativa en infraestructura reproducible. El software automatiza el aprovisionamiento, mientras que la autorización y la asignación de recursos siguen siendo decisiones institucionales. (OSCARS)

SENSE intenta coordinar conjuntamente la red y los sistemas finales

Un circuito reservado no sirve de nada si faltan el almacenamiento, el servicio de transferencia o el recurso de cálculo. SENSE describe las redes y los sistemas finales como recursos que una aplicación puede descubrir y negociar a través de varios dominios administrativos.

Un flujo de trabajo formula el resultado deseado, por ejemplo, la transferencia de un conjunto de datos entre dos instalaciones a una velocidad determinada. SENSE recoge modelos de los recursos implicados, aprovisiona caminos y transferencias, observa la telemetría y libera los recursos al terminar. Cada organización conserva su propia política, identidad y autoridad.

En el LHC Data Challenge 2024, un flujo de trabajo de SENSE mantuvo 330 Gbps entre Caltech y la Universidad de California en San Diego. Se trata de una demostración concreta y a una escala significativa. No obstante, el informe anual de 2024 aún calificaba SENSE como proyecto de investigación y no como servicio de producción universal.

OSCARS reserva recursos dentro de un dominio de servicio conocido. SENSE intenta coordinar un resultado entre varios propietarios y tipos de recursos. La segunda tarea ofrece potencialmente un mayor beneficio científico, pero eleva el riesgo de fallos parciales, conflictos de modelos, problemas de credenciales y descoordinación temporal.

Si un flujo de trabajo declarado no alcanza su rendimiento, la causa puede estar en la red, en el sistema de almacenamiento, en una credencial, en un modelo de recurso o en la propia aplicación. La orquestación solo será valiosa en producción cuando su telemetría muestre qué parte del estado acordado no se ha cumplido.

La madurez de producción debe medirse, por tanto, por el uso repetido, la claridad de la responsabilidad de soporte, la recuperación y la adopción multidominio, y no solo por el valor de demostración más alto. (SENSE;Investigación aplicada 2024)

EJFAT lleva los datos de eventos directamente al recurso de cálculo remoto

El flujo tradicional escribe los datos científicos en archivos, los almacena y los transfiere más tarde. Es robusto, pero retrasa la realimentación y exige capacidad local para picos de carga. EJFAT distribuye eventos encapsulados en UDP desde el instrumento hacia workers de cálculo disponibles, incluso en centros de supercomputación remotos.

Una SmartNIC basada en FPGA lee el ID de evento y envía todos los fragmentos del mismo evento al mismo worker. El plano de control ajusta la distribución según los nodos de cálculo disponibles. Esta vinculación por evento diferencia a EJFAT de un balanceador de carga genérico, que distribuiría paquetes individuales sin conocer la pertenencia científica.

En abril de 2024, se transmitieron datos del Jefferson Lab, en Virginia, a 100 Gbps hacia Perlmutter, en California, y se procesaron sin almacenamiento intermedio en disco. Pruebas posteriores utilizaron, según ESnet, aproximadamente 20 000 núcleos en varias instalaciones. Son resultados concretos, no una garantía para cualquier instrumento.

El caso del Facility for Rare Isotope Beams, publicado en julio de 2026, transmitió datos brutos a unos 5–6 Gbps. Un volumen de 615 GB generado durante quince horas se procesó en ocho nodos de Perlmutter en veinte minutos con inferencia de aprendizaje automático. El ahorro de tiempo científico fue más importante que una tasa punta.

El modelo posibilita el uso compartido de capacidad de cálculo nacional, pero hace que el experimento dependa directamente de la red, de la FPGA, de la seguridad y de la asignación de recursos HPC. Una interrupción no solo retrasaría una futura transferencia de archivos, sino que podría comprometer la realimentación durante una medición en curso.

EJFAT es un prototipo avanzado o una plataforma emergente, no un servicio estándar para todos los usuarios de ESnet. Una adopción más amplia requeriría la integración con los instrumentos, soporte, modelos de seguridad y un comportamiento claro ante la pérdida de paquetes. (EJFAT;Resultado de FRIB)

High-Touch, perfSONAR e iperf3 hacen visible el camino

Una red de alto rendimiento puede fallar sin parecer saturada en las gráficas medias. Una microrráfaga puede llenar una cola, los paquetes pueden llegar desordenados, la pérdida puede producirse en un solo sentido o la ruta puede cambiar entre dos pruebas.

High-Touch utiliza hardware programable para una telemetría de paquetes y de flujo más detallada que la del muestreo tradicional. En 2024, el sistema ayudó a investigar el caudal del LHC, el reordenamiento de paquetes en la ruta de Rubin y eventos de seguridad. La mayor precisión consume memoria, capacidad de cálculo y protección de acceso, y plantea nuevas cuestiones de privacidad.

perfSONAR mide de manera distribuida el caudal, la latencia, la pérdida y el comportamiento del camino. ESnet es socio fundador, opera más de treinta ubicaciones y, en 2024, formó parte de una red mundial de más de 2 000 puntos de medición. La arquitectura distribuida ayuda a identificar el tramo donde comienza una degradación.

iperf3 genera tráfico TCP, UDP o SCTP sobre IPv4 o IPv6. ESnet mantiene la herramienta y reportó pruebas de más de 150 Gbps en caminos de 200G bajo determinadas condiciones. Una prueba sintética no refleja el almacenamiento ni la aplicación, pero ofrece una base controlada para separar problemas de red y de endpoint.

Los tres enfoques responden a preguntas diferentes. High-Touch examina el tráfico de producción con alta precisión, perfSONAR mide caminos entre instituciones e iperf3 comprueba el rendimiento transportable de hosts y red. Juntos evitan que cada operador declare sano solo su propio tramo mientras el flujo de trabajo científico sigue siendo lento. (Herramientas de rendimiento;Innovaciones operativas 2024)

A veces, menos tráfico es la mejor ampliación de capacidad

Los conjuntos de datos científicos más populares se consultan repetidamente en la misma región. Cinco cachés regionales analizados en 2024 redujeron el tráfico WAN en una media de 33 TB diarios, atendieron localmente dos tercios de las peticiones y alcanzaron una tasa media de aciertos del 94 por ciento.

El impacto varió: 69,3 % de reducción del tráfico WAN en el sur de California, 48,4 % en Chicago y 6,6 % en Boston. La popularidad de los datos, la geografía de los usuarios, el tamaño del almacenamiento y la política de desalojo determinan el beneficio de cada ubicación.

El almacenamiento en caché cambia la pregunta de “¿Cómo de rápido puede ser el backbone?” a “¿Qué datos deben siquiera cruzarlo?”. Una copia local puede reducir la latencia y el tráfico y seguir disponible durante una interrupción remota. Por el contrario, una caché con pocos datos reutilizados consume almacenamiento y esfuerzo operativo sin un beneficio comparable.

Este enfoque acerca la red a la gobernanza de datos. Es necesario decidir qué se puede copiar, cómo se garantiza la frescura, quién tiene acceso y cómo se elimina el contenido erróneo o desactualizado.

El estudio no garantiza una tasa de aciertos del 94 % para cualquier comunidad científica ni sustituye la necesidad de nueva capacidad para flujos de datos únicos en tiempo real. Pero demuestra que la colocación de los datos y la arquitectura de red pueden diseñarse conjuntamente. (Investigación aplicada 2024)

La ciencia transatlántica necesita diversidad física, y no solo capacidad

La misión estadounidense de ESnet conlleva una obligación internacional. Según el informe anual de 2024, aproximadamente la mitad del tráfico correspondió al Gran Colisionador de Hadrones. Un fallo entre Europa y Norteamérica puede, por tanto, golpear una carga científica central aunque todos los routers domésticos funcionen.

Entre 2024 y principios de 2025, la capacidad transatlántica declarada pasó de unos 700 Gbps a 2,7 Tbps. ESnet firmó con Aqua Comms un contrato de quince años por el 25 % de un par de fibras entre Nueva York, Dublín y Londres, y comparte capacidad y costes con GÉANT a través de varios sistemas de cable. El objetivo son al menos 3,2 Tbps en cuatro rutas físicamente diversas, con potencial de crecimiento de más de 10 Tbps.

Dos circuitos lógicos pueden compartir el mismo cable, la misma estación de amarre o el mismo canal terrestre y fallar conjuntamente. Las reparaciones submarinas pueden requerir permisos, un barco, condiciones meteorológicas adecuadas y semanas o meses. ESnet planifica para tres fallos de cable simultáneos; una sola ruta de respaldo no basta.

Los derechos de espectro a largo plazo dan a ESnet más control sobre las mejoras, pero vinculan el programa a sistemas y socios determinados. ESnet puede diseñar diversidad sin ser propietario de todos los cables ni repararlos por sí mismo.

La colaboración con GÉANT es una cooperación entre redes independientes, no un operador global unificado. Ambas organizaciones pueden compartir costes y capacidad, pero cada una sigue siendo responsable de su propia infraestructura y de sus compromisos institucionales. Por tanto, el rendimiento de extremo a extremo exige traspasos transparentes, medición compartida y una respuesta coordinada ante los fallos. (Hito transatlántico;Informe anual 2024)

La demanda científica combina carga constante, ráfagas esporádicas y plazos estrictos

El Gran Colisionador de Hadrones genera continuamente grandes flujos de datos entre el CERN, los laboratorios nacionales y las universidades. La operación en alta luminosidad previsiblemente aumentará los datos de detección, la simulación y la replicación. La red debe soportar esta carga en funcionamiento normal y, al mismo tiempo, mantener rutas alternativas para fallos de cable o de sede.

El Observatorio Vera C. Rubin impone un límite temporal. Una imagen de aproximadamente 13 GB debe llegar cada treinta segundos desde Chile hasta el SLAC para generar alertas sobre eventos astronómicos transitorios. ESnet menciona un objetivo de menos de siete segundos a lo largo de unas 12 000 millas. El camino incluye redes socias en Sudamérica y en tramos internacionales que ESnet no controla por sí solo.

DUNE prevé una ráfaga excepcional. Ante una supernova, podrían tenerse que mover hasta 600 TB en 100 segundos, mientras que el programa generaría unos 900 PB a lo largo de veinte años. Se trata de requisitos futuros, no del tráfico normal actual. Un evento astronómico poco frecuente no puede esperar a que se contrate capacidad adicional.

La investigación de fusión une distancia internacional con un horizonte temporal largo. En mayo de 2026 se transfirieron 176 TB de datos de ITER desde Marsella a DIII-D en San Diego a casi 80 Gbps. ITER seguía en construcción; la prueba demostró preparación, no operación plena normal. La documentación de planificación prevé, para algunos flujos de trabajo futuros, del orden de 2 PB diarios y un mínimo de 200 Gbps.

FRIB, el Jefferson Lab, las fuentes de luz y los microscopios electrónicos requieren en parte análisis durante la adquisición de datos. Recursos de cálculo remotos e inferencia de aprendizaje automático pueden proporcionar realimentación durante un valioso tiempo de medición. Las ciencias del clima y de la Tierra añaden grandes simulaciones y sensores de campo.

Un valor medio no describe estos patrones. ESnet debe soportar carga constante, ráfagas esporádicas, colaboración internacional, transmisión en vivo y plazos estrictos dentro de la misma infraestructura pública. (Caso de estudio de Rubin;Caso de estudio de DUNE;Revisiones de requisitos)

Las revisiones de requisitos traducen los planes de investigación en arquitectura de red

ESnet no puede esperar al primer conjunto de datos antes de adquirir fibra, routers o capacidad submarina. Los programas de investigación describen, en un horizonte de cinco a diez años, instrumentos, volúmenes, almacenamiento, objetivos de cálculo, plazos, socios, uso de la nube y resiliencia. Los equipos de ingeniería examinan después el flujo de trabajo completo.

La revisión constituye una forma de codiseño. Una petición de 200 Gbps puede poner de manifiesto un almacenamiento lento, una única entrada de edificio o un cortafuegos inadecuado. El resultado puede ser una nueva conexión de sede, una Science DMZ, un cable adicional, software de orquestación o un cambio en el instrumento.

La revisión de física de altas energías concluida en 2025 y publicada en enero de 2026 reunió a 127 colaboradores y 14 casos de estudio en un informe de unas 400 páginas. No garantiza todas las previsiones, pero crea una base común cuando los calendarios y las tecnologías cambian.

La demanda científica no es uniforme. Un evento poco frecuente o un nuevo flujo de trabajo de IA pueden ser más importantes que el crecimiento del año anterior. Las revisiones de requisitos reducen las sorpresas y muestran lo que el programa, la sede, el centro de datos y ESnet deben preparar respectivamente.

El proceso también distribuye responsabilidades. Un laboratorio no puede asumir que el backbone nacional compense una red de campus inadecuada. ESnet, a su vez, no puede suponer que una sede proporcione automáticamente los sistemas de almacenamiento necesarios tras una ampliación del backbone. La planificación documentada hace visibles esas dependencias. (Informes de revisión)

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

Los instrumentos de campo no siempre están junto a fibra óptica, cobertura celular comercial o suministro eléctrico seguro. Wireless Edge combina tecnologías según la ubicación. Una instalación geotérmica en Nevada publicada en junio de 2026 utilizó 4G privado en el espectro CBRS, Wi-Fi HaLow, Wi-Fi común, Starlink, radioenlaces y un mástil móvil autoalimentado.

Se trató de una solución para un emplazamiento, no de un servicio nacional de ESnet ni de un sustituto de la fibra. El terreno, el clima, las frecuencias, la energía y el proveedor satelital condicionan el resultado. Lo importante es que ESnet trató la captura de datos, el backhaul y el WAN como un camino científico único, en lugar de limitar su responsabilidad al punto de conexión fijo más próximo.

QUANT-NET construye un testbed de tres nodos entre el Berkeley Lab y dos campus de la Universidad de California en Berkeley, a lo largo de unos cinco kilómetros. Incluye trampas iónicas, fotones, intercambio de entrelazamiento, medidas de Bell, coordinación temporal y software de control modular.

El papel de ESnet se centra sobre todo en el control clásico y la orquestación. Un sistema que requiere ajustes manuales para cada prueba es difícil de explotar como instalación compartida. Un software de control abierto puede hacer los experimentos más reproducibles y mejorar la coordinación de distintos dispositivos.

El proyecto no es una internet cuántica en producción ni transporta grandes volúmenes de datos científicos clásicos mediante entrelazamiento. Wireless Edge y QUANT-NET deben evaluarse por el conocimiento reutilizable, el software y los procedimientos técnicos, no por la disponibilidad ubicua. (Wireless Edge;Investigación en redes cuánticas)

American Science Cloud y ESnet7 desplazan la planificación de las sedes a los flujos de trabajo

Integrated Research Infrastructure y American Science Cloud pretenden conectar instrumentos, datos, almacenamiento, inteligencia artificial y supercomputación en un entorno federado. ESnet aporta el transporte y parte de la orquestación; EJFAT, SENSE, OSCARS, Cloud Connect y High-Touch resuelven cada uno problemas parciales, pero no constituyen por sí solos el sistema completo.

En la Confab26, Inder Monga fue mencionado como Project Deputy de la American Science Cloud, y el programa incluyó demostraciones y sesiones sobre ESnet7. Esto evidencia un trabajo institucional en curso, no una nube científica universal ya terminada. Las reglas de acceso, la identidad, el inventario de recursos, el soporte y la responsabilidad sobre los datos seguían en desarrollo.

ESnet7 está en planificación, mientras que ESnet6 es la red de producción actual. Los documentos disponibles no mencionan una arquitectura definitiva, una financiación completa, decisiones de suministrador, fecha de lanzamiento ni un plan de migración.

La próxima generación probablemente hará hincapié en la telemetría, la inteligencia, la inspección de paquetes y la coordinación, además de la velocidad. Un enlace más rápido no puede decirle a una aplicación dónde hay capacidad de cálculo disponible, explicar una microrráfaga o demostrar que un servicio multidominio se ha completado correctamente.

La cuestión de gobernanza es, por tanto, cuánto del flujo de trabajo científico debe ser comprendido y gobernado por la red sin crear un controlador central demasiado poderoso y complejo. La capacidad técnica de orquestación debe combinarse con una autoridad limitada y una responsabilidad clara. (Confab26;Investigación aplicada)

La financiación federal sostiene la instalación, pero no es un ingreso empresarial

ESnet se financia principalmente a través de la actividad High Performance Network Facilities and Testbeds de ASCR. La solicitud presupuestaria para el ejercicio fiscal 2027 proponía 103 millones de dólares, frente a los 97,261 millones de la columna de fondos asignados anteriormente.

La línea presupuestaria es el mejor indicador público de magnitud disponible, pero incluye también testbeds, mantenimiento de software, investigación y mejoras. No es ni una cuenta de pérdidas y ganancias de ESnet ni una cifra exacta del coste anual del backbone de producción.

La financiación pública permite espectro a largo plazo, mantenimiento de código abierto y capacidad por delante de la demanda comercial. También vincula el programa a las decisiones del Congreso, a las prioridades del Department of Energy y al contrato de operación del Berkeley Lab.

La Site User Cost Policy puede repercutir costes de conexión a las instituciones en función del patrocinio y del gasto adicional; no se factura a los investigadores individuales. Por tanto, sería incorrecto calificar los 103 millones de dólares como “ingresos de ESnet”.

La falta de cuentas autónomas limita el análisis financiero. Los documentos públicos no muestran la concentración de proveedores, la planificación de amortizaciones, la contabilidad de costes por sede ni el gasto de capital anual exclusivo de ESnet. La afirmación sólida es que un programa federal financia la producción, la renovación, el mantenimiento de software y la investigación dentro de una actividad presupuestaria más amplia. (Presupuesto ASCR FY2027;ESCC)

La disponibilidad, la seguridad del enrutamiento y la telemetría crean sus propias obligaciones

En 2024, las diez sedes del Office of Science incluidas en una métrica determinada alcanzaron el 100 % de disponibilidad excluyendo el mantenimiento programado. El informe menciona también un 99,99 % para una medición más amplia. Los alcances son distintos y no significan cero interrupciones para todos los servicios, sedes y rutas internacionales.

El Site Resilience Program examina las entradas de los edificios, los routers, la alimentación eléctrica y los dominios de fallo compartidos. Un backbone redundante no sirve de nada si un laboratorio solo dispone de un tendido de cable, una sala o una fuente de energía.

RPKI, la monitorización de hijacking, el blackholing y la automatización reducen los riesgos, pero no los eliminan. Una plantilla errónea puede propagarse rápidamente, y un route leak puede usar un origen válido. Siguen siendo necesarias la implantación gradual, la verificación independiente y la recuperación.

La política de datos permite el almacenamiento ilimitado de la utilización de los routers y de NetFlow, replicado en las costas este y oeste. Las mediciones activas de perfSONAR se conservan seis meses en un único disco sin copia de seguridad. Los metadatos pueden revelar endpoints, instituciones y patrones temporales, aunque ESnet no mantenga una lista de abonados individuales.

Estas afirmaciones no son contradictorias. ESnet no tiene una relación de afiliación o facturación personal con cada Endpoint User, pero puede procesar metadatos técnicos sobre las conexiones y los flujos de datos.

Una mayor visibilidad mejora la operación y la seguridad, al tiempo que incrementa las exigencias de minimización de datos, acceso, limitación de finalidad y revisión de la retención. High-Touch amplifica tanto el beneficio diagnóstico como la sensibilidad de la información capturada. (Hito de disponibilidad;Política de datos de la instalación;Peering)

Qué representa ESnet

La cronología de la velocidad es real: redes precursoras, ESnet4, ESnet5 con 100G y ESnet6 en el rango de los terabits. Más importante es que la organización modificó su arquitectura en cuanto el ancho de banda por sí solo dejó de resolver un problema científico.

La Science Data Network separó los flujos de datos excepcionales del tráfico general. OSCARS hizo la capacidad reservable. Science DMZ rediseñó el perímetro institucional. perfSONAR e iperf3 proporcionaron mediciones verificables. SENSE coordinó múltiples dominios, mientras que EJFAT incorporó el WAN al bucle del detector. El almacenamiento en caché redujo la demanda, y el espectro submarino aumentó el control sobre el crecimiento internacional.

La autoridad sigue estando distribuida. El Department of Energy y ASCR financian y definen la misión. El Berkeley Lab opera el sistema. La Universidad de California proporciona el marco contractual institucional. Las sedes aprueban los cambios locales, mientras que las redes socias, los operadores, las nubes y los fabricantes controlan otras partes. El rendimiento surge de la coordinación, no de la propiedad del camino completo.

La madurez futura debe calificarse con la misma precisión. ESnet7 está en planificación, SENSE se describía como investigación en el último informe completo, EJFAT es una plataforma emergente, QUANT-NET es experimental y American Science Cloud no estaba terminada. El material disponible no contiene una clasificación independiente que confirme a ESnet como la red científica más rápida del mundo según todos los indicadores actuales.

La conclusión sólida es más útil que un superlativo. ESnet se cuenta entre las redes científicas de mayor rendimiento documentadas públicamente, porque hace operativa la ciencia distribuida de extremo a extremo. Su valor a largo plazo se medirá por su capacidad para conectar nuevos instrumentos, centros de datos y socios como flujos de trabajo fiables, sin que el control y la responsabilidad desaparezcan en una capa central opaca.

Fuentes