No primeiro semestre de 2013, algumas universidades e instituições de pesquisa do estado de São Paulo começarão a se conectar a uma rede experimental na qual serão testadas aplicações de novas tecnologias que poderão definir a internet do futuro. Em âmbito nacional, outras dez instituições brasileiras, incluindo três do Estado de São Paulo – Universidade de São Paulo (USP), Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações (CpQD) –, também serão integradas a outra rede experimental que começará a ser criada no início de 2013 com o mesmo objetivo da rede paulista.
As duas redes experimentais acadêmicas brasileiras se somarão a algumas outras estabelecidas nos últimos anos em outros países com o objetivo de preparar universidades e instituições de pesquisa a uma mudança de paradigma na tecnologia de internet, prevista para ocorrer já nos próximos anos. Baseada atualmente na troca (chaveamento) de pacotes de dados, a tecnologia da internet deverá migrar para o chaveamento de fluxos – conjuntos de pacotes de dados que têm alguma característica em comum.
Em função dessa mudança, as redes deixarão de ser definidas pelos equipamentos de rede (como os switches e roteadores) e pelos softwares contidos neles, como ocorre hoje, e passarão a ser gerenciadas por aplicativos externos que determinarão o comportamento dos fluxos de dados.
Redes para experimentos com OpenFlow
Em 2008, um grupo de pesquisadores de redes das universidades Stanford e da Califórnia em Berkeley, ambas nos Estados Unidos, publicou um artigo descrevendo a implementação de um novo protocolo para gerenciamento de tráfego. Chamada “OpenFlow”, a tecnologia abriu as portas para que as “redes definidas por software” se tornem realidade. O protocolo permite transferir o controle do tráfego de dados em uma rede, antes realizado por switches e roteadores, para servidores externos. Com isso, se abriu a possibilidade de se desenvolver softwares de controle de tráfego de redes, com código aberto e executados por esses servidores, conforme começaram a fazer algumas startups criadas por pesquisadores da própria Universidade de Stanford e por outras instituições de pesquisa em todo o mundo.
Além disso, muitas empresas de tecnologia de computação começaram a fabricar e a disponibilizar switches e roteadores com OpenFlow para serem testados inicialmente em redes experimentais, dado que seria impossível interromper a word wide web para avaliar a nova tecnologia. “A internet é uma commodity fundamental na vida das pessoas, e não se pode parar o funcionamento dela para experimentar coisas novas. Por isso, estão sendo desenvolvidos projetos de redes experimentais para suportar a internet do futuro”, disse Cesar Marcondes, professor do Departamento de Computação da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), à Agência Fapesp. De acordo com Marcondes, algumas empresas de tecnologia, como o Google, já desenvolveram códigos e estão operando suas redes de data centers com OpenFlow.
Atentas a esse movimento, universidades e instituições de pesquisa nos Estados Unidos e na Europa, que foram o “berço” da internet, também já montaram redes nacionais para possibilitar que seus pesquisadores possam fazer experimentos com a tecnologia OpenFlow.
A transição de paradigma
Seguindo o mesmo caminho, a Rede Acadêmica do Estado de São Paulo (ANSP), financiada pela Fapesp, também pretende começar a realizar no primeiro semestre de 2013 um teste inicial de implementação de OpenFlow em uma rede experimental.
O teste na rede experimental paulista terá a participação de algumas das mais de 50 universidades e instituições de pesquisa filiadas à ANSP. Entre elas estão a USP, a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), a Universidade Estadual Paulista (Unesp), a UFSCar e o Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).
Já em escala nacional, a Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP) – que interconecta as universidades e instituições de pesquisa brasileiras e provê o acesso internacional à internet – também coordena a criação de uma rede experimental em parceria com a União Europeia para realização de experimentos de novas aplicações baseadas em OpenFlow. Denominado Fibre, o projeto é realizado com financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e do 7th Framework Programme (FP7) da União Europeia. “As universidades e instituições de pesquisa brasileiras têm que se preparar agora porque não se sabe quando ocorrerá essa transição de paradigma na tecnologia da internet e quanto antes elas estiverem preparadas será melhor”, disse Luis Fernandez Lopez, coordenador-geral da ANSP.
“Seria terrível se os sistemas de tecnologia da informação criados nas universidades e instituições de pesquisa do país para dar suporte aos seus processos educacionais e de pesquisa parassem em um determinado momento porque não acompanharam a evolução das pesquisas em TI”, avaliou Lopez.
Inovações nas redes acadêmicas
Segundo especialistas na área, as redes experimentais brasileiras possibilitarão aos pesquisadores em rede do país desenvolver e testar diversas soluções locais baseadas em OpenFlow que, eventualmente, poderão ser implementadas nas redes acadêmicas para suportar tanto o atual tráfego legado de dados entre elas como também novas funcionalidades. Como se terá acesso à interface de programação dos switches com protocolo OpenFlow que compõem as redes experimentais, é possível desenvolver e implantar diversas soluções no servidor que os controla. Entre elas estão inovações voltadas para racionalizar a utilização das redes, tornando-as mais seguras e menos sujeitas a falhas.
Hoje, normalmente as redes utilizam os mesmos roteadores – que são equipamentos sofisticados e caros, que funcionam como servidores – tanto nos pontos por onde passa muito tráfego como naqueles onde o tráfego é muito pequeno. Por outro lado, o OpenFlow permite usar nos pontos de pouco tráfego switches mais simples, que consomem menos energia e com as mesmas funcionalidades dos outros dispositivos por serem controlados por um mesmo servidor externo.
Além disso, soluções de computação em nuvem – caracterizadas pelo compartilhamento, por meio da rede, de computadores e servidores instalados em um data center –, cujo gerenciamento é muito difícil e complicado com a tecnologia utilizada hoje, poderiam ser gerenciadas por múltiplos usuários, de maneira bem mais simples, usando OpenFlow. “O OpenFlow abre a possibilidade de se programar uma rede, em vez de apenas configurá-la, que é o que só se consegue fazer hoje. Em função disso, deverá surgir uma série de empresas que desenvolvem software para redes, a exemplo do que já está ocorrendo nos Estados Unidos”, estimou Marcondes, que participa do projeto Fibre.
Mais oportunidades para pesquisadores brasileiros
Na avaliação de Marcondes e outros especialistas, a comunidade científica brasileira tem muito mais condições de participar ativamente e desempenhar um papel mais relevante nessa mudança de paradigma da tecnologia da internet para redes baseadas em software do que quando entrou em cena a web, a versão “moderna” da internet.
Quando a internet começou a se popularizar no Brasil, na década de 1990, sua tecnologia era baseada no desenvolvimento de equipamentos que permitem fazer chaveamento de pacotes de dados, como os switches e roteadores – que exigem grandes investimentos e o envolvimento de muitas pessoas. O desenvolvimento de software demanda menos recursos e menor número de profissionais. “É muito mais fácil interferir em uma indústria de software que depende, basicamente, de boas ideias trazidas por bons pesquisadores do que na indústria de hardware”, comparou Lopez. “Temos uma oportunidade de ouro com as redes definidas por software. Ao contrário de 1990, quando não havia pesquisa em hardware nas universidades brasileiras e indústrias preparadas para desenvolver esses equipamentos, hoje temos boa pesquisa na área de software e boa ciência e engenharia de computação”, avaliou.
Para estimular os pesquisadores da área a aproveitar as oportunidades e se preparar para as mudanças que deverão ser apresentadas pela Internet do futuro, a ANSP começou a realizar nos últimos dois anos uma série de ações.
No início de 2012, a ANSP começou a realizar encontros semestrais com os profissionais da área de TI de suas universidades e instituições de pesquisa filiadas. No último encontro, realizado no fim de outubro e início de novembro no Instituto de Física Teórica da Unesp, em São Paulo, a ANSP realizou um curso de introdução ao OpenFlow, ministrado por Marcondes, e um workshop sobre políticas de roteamento. “Se existe a perspectiva de que a internet deve caminhar na direção de redes definidas por software – e estamos convencidos de que irá –, é necessário que as universidades e instituições de pesquisa estejam prontas para fazer essa transição a partir de agora”, disse Lopez.
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[Elton Alisson, da Agência Fapesp]