エネルギー科学ネットワーク

エネルギー科学ネットワーク

ESnetマップ
略語	ESネット
形成	1986
サービス提供地域	アメリカ合衆国
Webサイト	es.net より
ASN	293

エネルギー科学ネットワーク( ESnet )は、米国エネルギー省 (DOE) の科学者と世界中の協力者にサービスを提供する高速コンピュータ ネットワークです。ローレンス バークレー国立研究所のスタッフによって管理されています。

40 を超える DOE科学局の研究所と研究施設がこのネットワークに直接接続されています。ESnet ネットワークは研究ネットワークと商用ネットワークも接続し、DOE の研究者が世界中の科学者と共同作業できるようにしています。

エネルギー科学ネットワーク (ESnet) は、科学局のネットワーク ユーザー ファシリティであり、大規模科学の要件に対応するデータ転送機能を提供します。1986 年に結成され、HEPnet (高エネルギー物理学用) および MFEnet (磁気核融合エネルギー研究用) として知られる以前の DOE ネットワーク プロジェクトの運用を統合した ESnet は、科学コンピューティング研究プログラム^[1]によって管理され、ローレンス バークレー国立研究所の科学ネットワーク部門によって管理および運用され、DOE の科学ミッションの実現に使用されています。

ESnet は、DOE の国立研究所システム、数十のその他の DOE サイト、世界中の研究および商用ネットワークを相互接続し、全国の DOE 研究所や学術機関の科学者がデータ ストリームを転送し、リモートの研究リソースにリアルタイムでアクセスできるようにします。

ESnetは、国立研究所、大規模な科学協力、DOE研究コミュニティに必要なネットワークインフラストラクチャとサービスを提供しています。ESnetサービスは、科学者が米国全土のさまざまな研究分野で協力し、2014年12月からは協力を強化するためにヨーロッパでも協力できるように、帯域幅接続を提供することを目指しています。^[2]

ESnet自身のデータによると、1990年から2019年の間に、平均トラフィック量は47か月ごとに10倍に増加しました。^[3]

2009 年、ESnet は、データ集約型科学の新時代における研究発見に必要なサポートを提供するためのインフラストラクチャに投資するため、米国研究復興法 (ARRA) に基づき DOE 科学局から 6,200 万ドルの資金提供を受けました。

ESnet5（ESnetの第5世代ネットワーク）は2012年11月に開始され、DOEの研究施設に帯域幅の拡大をもたらしました。ESnetは現在、ESnet6という次世代のアップグレードに取り組んでいます。^[4]

2011 年 10 月、ESnet は社内で ESnet 5 として知られる 100 Gbit/s バックボーン ネットワークを展開しました。このネットワークは、DOE 国立研究所システム全体、そのスーパーコンピューティング センター、および主要な科学機器に、ESnet の前世代ネットワークの 10 倍の速度でサービスを提供しています。

ESnet は、アメリカの大学や研究機関を結ぶネットワークである Internet2 と提携し、両組織がそれぞれのコミュニティの利益のために共有する新しい高度にスケーラブルな光インフラストラクチャ上に 100 Gbit/s ネットワークを展開しました。

このプロジェクトは、2009年にアメリカ復興・再投資法の資金6,200万ドルによって賄われました。高度ネットワーキング・イニシアチブと呼ばれるGbit/sネットワークは、DOEスーパーコンピューティング施設間の拡大するデータ需要を処理するためのプロジェクトでした。2014年12月、ESnetは4つの新しい高速大西洋横断リンクを展開して範囲を拡大し、アメリカの国立研究所や大学の研究者が大型ハドロン衝突型加速器（LHC）やヨーロッパの他の研究施設からの科学データに超高速でアクセスできるようにしました。^[2] ESnetの大西洋横断拡張は、合計340ギガビット/秒（Gbit/s）の容量を提供し、科学的なコラボレーションに役立ちます。新しいインフラストラクチャの回復力を最大限にするために、ヨーロッパのESnet機器は、汎ヨーロッパのネットワーキング組織GÉANTの専用の100Gbit/sリンクで相互接続されます。この新たな大西洋横断リンクは、カリフォルニア工科大学のハーヴェイ・ニューマン氏が率いるカリフォルニア工科大学と欧州原子核研究機構（CERN）の共同プロジェクトである米国LHCNetの成功に基づいて構築されたものである。

ESnet の次世代ネットワークである ESnet6 は、より広い帯域幅、より優れた柔軟性、より高速なデータ転送機能を提供することで、DOE 研究コミュニティが増加するデータ量に対応できるように設計されています。

ESnet6 は 2023 年の早期完成が予定されており、新しいイノベーションを迅速に発明、テスト、展開する能力を強化する新しいソフトウェア駆動型ネットワーク設計を特徴としていると言われています。設計には次のものが含まれると言われています。

• ESnet の専用光ファイバー ケーブル バックボーン上に導入された光、コア、およびサービス エッジ機器。
• スケーラブルなスイッチング コア アーキテクチャとプログラム可能なサービス エッジを組み合わせることで、高速データ移動を実現します。
• 100～400 Gbit/s の光チャネル。ESnet5 と比較して最大 8 倍の潜在容量を備えています。
• ネットワークが最高のパフォーマンスで動作していることを確認するために、ネットワークを 24 時間 365 日監視および測定するサービス。
• サイバー攻撃が発生した場合にネットワークを保護し、接続サイトを支援し、デバイスを防御するサイバーセキュリティ機能。

ESnet の研究開発プログラムには以下が含まれます。

• ソフトウェア定義ネットワーク: ESnet は、データ集約型の科学ワークフローを処理するためのプロトタイプ アーキテクチャである ENOS を開発しました。アプリケーションがネットワークに関する情報を取得し、ニーズに合わせてプログラムできるようにするソフトウェア レイヤーである「ネットワーク オペレーティング システム」の概念は、学術的にしばらく議論されてきましたが、ソフトウェア定義ネットワーク (SDN) パラダイムが広く採用されたことで実現可能になりました。ENOS アプローチにより、ESnet は、アプリケーションと連携した科学ネットワークを構築し、アプリケーションまたは科学仮想組織が複数のサイトにまたがる複雑なビッグ データ プロジェクトをより適切にオーケストレーションし、ストレージ、コンピューティング、クラウド リソースの使用を最適化するためのインターフェイス、データ、およびプログラミング機能を提供できるようになります。
• サイエンス DMZ: ESnet と国立エネルギー研究科学コンピューティング センターによって開発された、組織のファイアウォールを迂回して大規模なデータセットを安全にルーティングするためのネットワーク設計パターン。通常、ネットワーク境界に位置する DMZ には独自のセキュリティ ポリシーがあり、外部とのデータ交換を行う、外部向けの高性能科学サービス専用です。国立科学財団の支援を受けて、全国の大学がサイエンス DMZ を導入しています。
• 400 Gbit/s ネットワーク: 2015 年に、ESnet と国立エネルギー研究科学計算センター (NERSC) は、国立研究教育ネットワークによって導入される初の 400G 実稼働リンクとなる 400 ギガビット/秒のスーパーチャネルを構築しました。この接続は、NERSC の施設がカリフォルニア州オークランドの以前の場所からカリフォルニア州バークレーのローレンス バークレー国立研究所のメイン キャンパスに移転した際に、NERSC のユーザーにサポートを提供しました。チームはまた、実稼働データ トラフィックに干渉することなく新しいツールやテクノロジーを評価するための 400 Gbit/s 研究テストベッドも設置しました。
• OSCARS: ESnet で開発され、現在はコミュニティにオープンソース化されているオンデマンド セキュア サーキットおよび予約システム ソフトウェアは、ネットワーク上でエンドツーエンドのデータ転送パフォーマンスを保証するマルチドメインの仮想サーキットを作成します。OSCARS は、2013 年に R&D 100 賞を受賞しました。
• perfSONAR: マルチドメイン ネットワーク パフォーマンスのエンドツーエンドの監視を提供するテストおよび測定フレームワーク。ESnet は、GÉANT、インディアナ大学、Internet2 とともに、国際的な perfSONAR コラボレーションのメンバーです。

• 2015年エネルギー長官功績賞：アーネスト・モニツエネルギー長官は、オンデマンドセキュア回線および予約システムであるOSCARSの開発に対して受賞しました。長官栄誉賞は、同省の非金銭的職員表彰の最高峰です。^[5]

• 2015 CENICイノベーションズ・イン・ネットワーキング・アワード：100ギガビット・ソフトウェア定義ネットワーキング（100G SDN）テストベッドに対して受賞。^[6]

• 2012年InformationWeekの政府ITイノベータートップ10: 4年で2度目となる、ESnetがAdvanced Networking Initiativeとして資金提供を受け、2012年11月に本格稼働を開始した新しい100ギガビット/秒の全国ネットワークを評価されました。^[7]

• 2012年 猛烈な革新者: 11月に生産を開始した100ギガビット/秒の全国ネットワークの展開を担当したESnet5展開チームが、特に革新的なことを成し遂げたトップの連邦政府職員とチームを選出する第1回年次「猛烈な15人」リストに選出されました。^[8]

• 2011 Internet2 IDEA 賞: 2 つの ESnet プロジェクトが IDEA (Internet2 Driving Exemplary Applications) 賞を受賞しました。Internet2 は、Chin Guok 率いる ESnet チーム (Evangelos Chaniotakis、Andrew Lake、Eric Pouyoul、Mary Thompson を含む) が開発した OSCARS (On-Demand Secure Circuits and Advance Reservation System) を表彰しました。ESnet の MAVEN (ネットワークで消費されるエネルギーの監視と視覚化) 概念実証アプリケーションも、学生部門で IDEA 賞を受賞しました。^[9]

• 2009年 - InformationWeekのトップ10政府ITイノベーター：オンデマンドセキュア回線および予約システム（OSCARS）の開発と導入により受賞。^[10]

• 2019 Excellence.Gov賞：テクノロジーを活用した功績に対して授与されます。Excellence Gov賞は、業界諮問委員会（IAC）のコラボレーションと変革の共有利益グループが後援し、連邦政府の情報技術（IT）プロジェクトを表彰します。^[11]

• 「Energy Sciences Network」 。 2011年10月8日閲覧。
• 「エネルギー科学ポータル」