O projeto da Internet2 é um esforço conjunto de mais de 150 universidades norte-americanas, agencias federais americanas e empresas do setor privado para desenvolver uma nova geração de Internet para pesquisas e educação, incluindo tanto serviços de redes melhorados como aplicações multimídia que serão ativadas por estes serviços. O trabalho é de desenvolvimento e de colaboração.

Universidades são especialmente qualificadas para atingir as metas da Internet2 porque elas possuem tanto a demanda para os tipos de aplicações que a Internet2 desenvolverá como a provisão de talentos necessária para implementar o projeto. Pesquisas de ponta na esfera universitária e objetivos educacionais cada vez mais requerem a colaboração de pessoal e hardware disponíveis em campi ao longo dos Estados Unidos. Estes são exatamente os tipos de tarefas que as aplicações da Internet2 buscam habilitar. Ao mesmo tempo, o conjunto de talento e peritos em redes de computadores das universidades são insuperáveis. Universidades têm uma longa história no desenvolvimento de redes de pesquisa avançadas. Esta combinação de necessidades e recursos provê uma colocação perfeita para desenvolver a próxima geração das capacidades da Internet.

Os objetivos técnicos da Internet2 incluem:

• Roteadores de capacidade muito alta, capazes de suportar links de no mínimo 622 megabits/segundo.
• Roteadores aceitando IPv4 e IPv6, além de protocolos de "qualidade de serviço" (QoS).
• Multiplexadores SONET ou ATM para habilitar a alocação de capacidade aos links para diferentes serviços tais como: envio de pacotes IP com alta segurança, área de testes para protocolos em desenvolvimento ou outras necessidades determinadas por novas iniciativas dos membros da comunidade participante.
• Controle de tráfego e agrupamento de dados relacionados para possibilitar aos participantes da rede a definição das características de fluxo como parte do monitoramento de performance e operação dos GigaPOPs (backbones).
• Manter um serviço portador comum capaz de atender as aplicações novas bem como as já existentes.
• Passar do sistema atual de envio de pacotes ("melhor esforço") para um serviço de comunicação diferenciado.
• Alcançar uma infra-estrutura de comunicações avançada para a comunidade de educação e pesquisa.

Muitas das tendências na programação e desenvolvimento de aplicações durante a última década contribuirão significativamente para o ambiente de aplicações da Internet2. Entre estas tendências estão a programação orientada a objeto, controle de chamada de objeto, e ligação dinâmica em tempo de execução. Também significativa é a tendência para entrega de aplicações de multi-camadas com separação de dados, processos, e funções de apresentação.

O que diferenciará o mundo Internet2, porém, será a capacidade para migrar tudo destas tecnologias e conceitos em um ambiente completamente distribuído, longe de idéias de cliente/servidor simples e restritivas, e acelerar a taxa à qual a promessa destas tecnologias pode ser executada.

Ainda é muito cedo para saber que tecnologia apropriada ou arquitetura será. Mas projeto Internet2 deveria explorar o assunto de "middleware" em banda-larga, baixa latência, qualidade-de-serviço habilitada no ambiente de rede. O desempenho de rede não deveria ser degradado desperdiçando tempo em cima de funções tais como lookups de diretório e autenticação por servidores de segurança. Isto significa voltar para codificação pesada como funções em aplicações e, assim, elevar o custo de administrar aplicações mesmo se eles executam melhor? Ou o projeto deveria rever as suposições de como implementar tais funções como diretórios e segurança quando os utilizando para a Internet2?

Um modelo estrutural completo para a Internet2 evoluirá para enviar os conceitos representativos seguintes:

• Componentes: objetos, módulos, e outras formas separáveis mas interligadas de software (uma noção chave aqui é que tais partes devem ser integráveis, não integradas mas integráveis).
• Classes de componente importantes: autenticação, autorização, e serviços de validação; serviços de diretório; serviços de apresentação; partes de simulação; outros.
• Capacidade para combinação de documentos: frameworks, inclusive a rede na qual o conteúdo pode ser colocado, objetos podem ser embutidos, e elementos de informação passivos e ativos que podem representar um papel.
• Aplicações que programam interfaces: futuro desenvolvimento e padronização de APIs para várias formas de capacitação de aplicação e serviço.

• Recursos de serviços para informações com meta-dados: operando talvez como diretório nivelado muito alto, funciona para agir como um componente de aplicação e repositório de recurso de informação e permite a usuários finais achar os recursos desejados.

• Capacidade de negociação em níveis de serviço de rede : disponibilidade de serviços que permitirão a componentes de aplicação negociar e obter serviços de rede com as características exigidas (por exemplo, largura de banda, qualidade de serviço, ou níveis garantidos de latência).

• Desempenho de aplicações de grandes redes, integração, "tarifação", e parâmetros de utilização: possibilitar testes, medidas de desempenho, determinação de roteamento, custos, e outras formas de medida de utilização.

Uma arquitetura definitiva para aplicações Internet2 poderiam seguir o modelo descrito abaixo, onde o lado do cliente confia nas tecnologias de componente mencionadas neste papel para desenvolvimento, enquanto que outros serviços usando as funcionalidades de sistemas operacionais, comuniquem-se na rede para aplicações e outros serviços. A representação do lado do servidor implica um modelo de multi-fileira onde podem ser aplicados servidores múltiplos a uma única aplicação. Como notado acima, estas idéias significam um ponto de partida para discussão, em lugar de uma projeto definitivo.

Em vários encontros científicos nos últimos anos, membros das faculdades e outros representantes da comunidade acadêmica identificaram várias aplicações avançadas que iriam enriquecer amplamente as atividades de ensino, aprendizado e pesquisas. O maior impedimento para a colocação em prática destas aplicações é a falta de serviços de comunicações avançados. Por exemplo, a ampla utilização do aprendizado à distância irá requerer diferenciadas QoS e um eficiente transporte de dados do tipo "um para muitos", com apoio para multimídia e processamento de informações compartilhadas. Para permitir pesquisas numa "sala mundial" de forma contínua, a comunidade acadêmica necessita de alta capacidade e QoS selecionáveis para cada situação, para poder realmente fazer uso de laboratórios nacionais, facilidades computacionais e uma grande base de dados.

Internet2 foi projetada para suprir uma variedade de serviços conforme a demanda, principalmente em aplicações avançadas. Estes serviços selecionados dinamicamente vão incluir garantias contra atraso, pequena perda de dados e alta capacidade.

Por exemplo, para permitir o envio de avançados materiais de aula (multimídia) de uma biblioteca digital para uma turma de estudantes espalhados, será necessário para o serviço de distribuição uma infra-estrutura que atenda a "multicast" com garantias no transporte de componentes contra atrasos ou perdas de dados.

Novos protocolos para capacitar esta funcionalidade já foram definidos e serão dispostos brevemente no projeto da Internet2. Estes protocolos incluem os de qualidade de serviço definidos pelo IETF (Internet Engineering Task Force) tais como RSVP e RTP, além do IPv6, o substituto desenvolvido pelo IETF para a versão atual de IP que está em uso na rede.

• Um ou mais provedores de serviços de comunicações de amplas áreas conectarão os GigaPOPs para prover caminhos de comunicações entre a base de âmbito nacional de GigaPOPs e entre GigaPOPs e a Internet comercial já estabelecida. Assim, instituições participantes estarão aptas a adquirir uma ampla variedade de serviços de comunicações sobre únicos links de comunicações de alta capacidade. Em particular, suportar aprendizado à distância de alto desempenho e iniciativas de colaboração distantes, a arquitetura de GigaPOP facilitará a ligação local entre a comunidade de ensino superior e esses provedores comerciais oferecendo novas tecnologias de acesso domiciliar com banda-larga.
• As aplicações mais avançadas irão requerer um conjunto de caminhos de comunicações entre os GigaPOPs especialmente criados para o projeto Internet2. É essencial que estes caminhos de interconexão suportem completamente os protocolos e funções citados acima.
• Embora roteadores SONET pudessem ser muito efetivos provendo a ligação entre os GigaPOPs, parece provável que ATM sobre SONET será comumente o serviço comercial disponível. Porque a Internet2 usará conexões virtuais dentro e entre GigaPOPs, uma rede de testes pode ser implementada junto à rede de produção sem ter que duplicar instalações. Esta rede de testes será usada para experimentar com capacidades novas da própria rede onde a rede de produção pode ser usada para prover serviços seguros para aplicações.

No centro do projeto da Internet2, está uma nova tecnologia para permitir serviços de comunicações avançados. Esta tecnologia (conhecida como GigaPOP) é um misto de tecnologias desenvolvidas na primeira década da Internet juntamente com novas tecnologias desenvolvidas pela comunidade de engenharia da Internet. O projeto da Internet2 irá dar provas do conceito destas novas tecnologias e serviços. Daí então, elas poderão tornar-se parte da nova geração de serviços oferecidos pela Internet comercial.

O GigaPOP é o ponto de interconexão e distribuição de serviços entre um ou mais membros da rede ou um ou mais provedores de serviços. Basicamente, a conexão entre as instituições será feita por serviços ATM ou SONET em banda extremamente larga. O avanço fundamental representado pela arquitetura do GigaPOP é a mudança dinâmica de "qualidade de serviço" em apoio a uma grande gama de novas aplicações enquanto mantém em operação conjunta um "portador de serviços".

Um aspecto essencial do projeto da Internet2 será determinar o aumento nos custos associados ao suporte às classes de serviços diferenciadas e o mecanismo de coleta de dados sobre o uso destes recursos pelos usuários individuais.

A arquitetura do GigaPOP também suportará entrega de serviço para consórcios regionais de fins não lucrativos nos Estados Unidos. Os GigaPOPs serão projetados e administrados coletivamente em nome da comunidade de projeto da Internet2.

Claramente, o projeto dos GigaPOPs tem que satisfazer às exigências de confiabilidade muito alta e disponibilidade. Cada local de GigaPOP estará fisicamente seguro e ambientalmente condicionado, inclusive poder de regeneração (backup) e resistência contra atos de natureza. Caminhos físicos diversos, tais como fibra ótica e comunicação sem fio maximizarão a robustez de serviço contra o evento indesejável de dano físico externo ao local. Além disso, a infra-estrutura da Internet2 será projetada para estar protegida das ameaças daqueles que buscariam romper suas operações.

Nem todos os locais de GigaPOP serão providos de pessoal 24 horas por dia. Ao invés disto, Centros de Operações de Rede redundantes monitorarão a operação de todo o equipamento remotamente por circuitos dentro e fora da banda e despacharão pessoal de resolução de problema quando for preciso efetuar a restauração dos serviços normais.

Alcançando uma visão comum será necessário uma comunicação de um conjunto de regras comuns para provedores de rede e desenvolvedores de aplicações.

è Para operadores de rede:

A largura de banda dos backbones estavam nos limites OC-12 a OC-48 em 1997/1998 e bem além logo depois disso.

Campus têm que começar a prover largura de banda significativamente mais garantida para sistemas-cliente dedicados na Internet2 a curto prazo.

è Para desenvolvedores de aplicações:

Desenvolvedores deveriam usar APIs abertos e serviços para assegurar que, como esses serviços são melhorados, as aplicações poderiam tirar proveito de qualquer melhoria. Melhor prática nesta área pode ser promovida então em processos de determinação de padrão, em lugar de ficar esperando por tais processos para tentar resolver questões de padrões que certamente surgirão na Internet2.

Desenvolvedores de aplicações têm que assumir um ambiente de rede estático, nenhum dado de preferência do usuário pode ser armazenado no sistema de cliente.

Devem ser escritas aplicações com banda controlada (planejada) para permitir a negociação de funções, como por exemplo, negociar algoritmos de CODEC que dependem da rede.

Aplicações deveriam explorar garantias de qualidade-de-serviço para utilizar os benefícios da Internet2 em infra-estrutura e serviços.

è O Cliente de Aplicações:

As exigências acima podem parecer implicar que o cliente Internet2 é um sistema de mesa dedicado rodando um sistema operacional multi-tarefa (NT ou UNIX nos dias de hoje) em um processador alta capacidade (RISC ou Pentium atualmente) com uma conexão de banda-passante alta (por exemplo, pelo menos 25 Mbps). Isto realmente pode ser a plataforma dominante, mas não exclusiva. Muito logo, o termo desktop pode se tornar um anacronismo com a explosão de outros tipos de dispositivos de comunicação.

Então, o ambiente de aplicações da Internet2 tem que trabalhar dentro de uma malha de conectividade onde um indivíduo com dispositivos de múltiplo acesso recebe dados por uma complexa malha de redes. Este universo de dispositivos poderia incluir assistentes digitais pessoais, laptops, e workstations fixos; PDAs e telefones portáteis que são esquecidos em um mundo de PCS; WebTV provendo funcionalidade que compete com o PC; e redes de sistemas embutidos que possibilitam aplicações que vão do simples ao complexo. Tudo isto estará em um ambiente de rede com opções de conectividade, inclusive o mais alto padrão "end-to-end" de conexão na Internet2, para ampliar o espectro de serviços sem fios e tudo demais temas relacionados.

A Internet2 tem que habilitar classes de aplicações que exigem um conjunto mais rico de serviços que é provido pelo atual "melhor-esforço" na Internet. Tais aplicações devem poder pedir e receber garantias da rede de certos parâmetros de transmissão de fim-a-fim. Estes incluem bandwidth, atraso, taxa máxima de perdas de pacotes, e jitter. É o objetivo do grupo de desenvolvimento da Qualidade-de-serviço (QoS) na Internet2 criar parâmetros para prover tais compromissos de recurso de rede para possibilitar aplicações na rede Internet2.

O grupo de pesquisas de QoS chegará a suas recomendações por uma consideração completa das seguintes perspectivas:

• Quais são as necessidades chaves das aplicações na Internet2 ?
• Que tecnologias estão desenvolvendo os fabricantes atualmente?
• Qual o estado da infra-estrutura de rede para a Internet2 existente hoje (isto é: vBNS, GigaPoPs, LANs, hosts)?
• Quais são as melhores idéias de pesquisa?
• De que pode dispor a comunidade Internet2?

Cooperação íntima entre os QoS "Working Groups" e outros grupos de funcionamento da Internet2 são fundamentais. Em alguns casos, pode ser possível fazer uma separação do trabalho que é desenvolvido por outro grupo. Por exemplo, o grupo que trabalha com Segurança estará se esforçando para para prover um mecanismo de autenticação de onipresente e escalável que é chave para tornar viável qualquer QoS que se desenvolva; porém, o grupo de pesquisa sobre QoS não precisa conhecer os detalhes de tal mecanismo. Em outros casos, os trabalhos que estão sendo feitos por outros grupos são firmemente ligados ao projeto de QoS e necessitarão cooperação muito íntima; isto é especialmente verdadeiro para o trabalho dos grupos sobre Multicast, roteamento e IPv6.

Considerações finais

• Todos os mecanismos de QoS devem ser interoperados por domínios administrativos e entre o hardware/software provido por diferentes fabricantes.
• Mecanismos de QoS não devem deixar ociosos fluxos de melhor-esforço tradicionais.
• Capacidade de QoS tem que se estender eventualmente a fluxos de multicast.
• Mecanismos administrativos Flexíveis devem estar presentes para processar pedidos de reserva, executar controle de admissões, e contabilizar o uso dos serviços.

Multicast é comunicação entre um único remetente e múltiplos receptores em uma rede. Junto com anycast e unicast, multicast é um dos tipos de pacote no IPv6.

Multicast é baseado por redes de dados sem fios como parte dos Dados da tecnologia de Pacote Digitais Celulares (CDPD).

Multicast também é usado para programar no Mbone, um sistema que permite aos usuários alta bandwidth pontos na Internet para receber vídeo ao vivo e programação sonora. Além de usar uma largura de banda especificamente alta, multicast de Mbone também usa um protocolo que permite encapsular sinais como pacotes de TCP/IP quando atravessando partes da Internet que não podem dirigir o protocolo de multicast diretamente.

Em IPv6, anycast é comunicação entre um único remetente e o mais próximo de vários receptores em um grupo. O termo existe em oposição ao multicast, comunicação entre um único remetente e multiplos receptores, e unicast, comunicação entre um único remetente e um único receptor em uma rede.

Anycasting é projetado para permitir a um host iniciar a atualização eficiente de tabelas de roteamento em um grupo de hosts. IPv6 pode determinar o roteador qual host está mais próximo e enviar os pacotes para aquele host como se fosse uma comunicação em unicast. Por sua vez, aquele host envia (em anycast) para outro host no grupo até que todas as tabelas de roteamento estejam atualizadas.

IPv6 é a mais recente versão do Protocolo de Internet (IP) e é incluído agora como parte de apoio de IP em muitos produtos inclusive os principais sistemas operacionais de computador. IPv6 também é chamado "IPng" (IP Next Generation). Formalmente, IPv6 é um conjunto de especificações da Internet Engineering Task Force (IETF). IPv6 foi projetado como um conjunto de melhorias para o IP atual (Versão 4).

Hosts e nós intermediários com IPv4 ou IPv6 podem tratar pacotes formatados para qualquer nível do Protocolo de Internet. Os usuários e provedores de serviço podem atualizar independentemente ao IPv6 sem ter que se coordenar entre si.

A melhoria mais óbvia do IPv6 em relação ao IPv4 é que os endereços de IP são aumentados de 32 bits a 128 bits. Esta extensão se antecipa ao crescimento futuro considerável da Internet e provê alívio para o que foi percebido como uma escassez iminente de endereços de rede.

IPv6 descreve regras para três tipos de endereçamento: unicast (um host para um outro host), anycast (um host para o mais próximo de vários hosts), e multicast (um host para vários hosts). Vantagens adicionais de IPv6 são:

• São especificadas opções em uma extensão para o cabeçalho (header) que só é examinado no destino e acelera, assim, o desempenho global da rede.
• A introdução de um "endereço de anycast" provê a possibilidade de enviar uma mensagem ao mais próximo gateway de vários possível hosts com a idéia que qualquer um deles pode administrar o reenvio do pacote a outros. Podem ser usadas mensagens de Anycast para atualizar tabelas de roteamento ao longo da linha.
• Podem ser identificados Pacotes como pertencendo a um determinado fluxo de forma que pacotes que são parte de uma apresentação de multimedia que precisam chegar em tempo real podem ser providos de uma qualidade-de-serviço mais alta relativamente a dos outros clientes.
• header do IPv6 inclui extensões que permitem a um pacote especificar um mecanismo para autenticar sua origem, para assegurar integridade de dados e para assegurar privacidade.

Os mecanismos de transição IPv6 incluem uma técnica para que os hosts e roteadores dinamicamente "adaptem" pacotes IPv6 numa estrutura de roteamento IPv4. Nós IPv6 que utilizam esta técnica são denominados de "endereços de unicast especiais", que levam um endereço IPv4 nos 32 bits menos significativos. Este tipo de endereço tem o formato:

     |               80 bits              | 16 |      32 bits        |
     +------------------------------------+--------------------------+
     |0000............................0000|0000|    IPV4 ADDRESS     |
     +------------------------------------+----+---------------------+

Um segundo tipo de endereço IPv6 que carrega um endereço IPv4 também é definido. Este endereço é usado para representar os endereços de IPv4 - apenas nos nós (aquele que não suportam IPv6) como endereços IPv6. Este tipo de endereço tem o formato:

     |               80 bits              | 16 |      32 bits        |
     +------------------------------------+--------------------------+
     |0000............................0000|FFFF|    IPV4 ADDRESS     |
     +------------------------------------+----+---------------------+

Durante a última década, agências governamentais americanas, a comunidade universitária, e companhias privadas trabalharam conjuntamente para desenvolver muitas das tecnologias de Internet de hoje. Aquela sociedade criou uma indústria multi-bilhonária. Renovando esta parceria, desenvolverão a Internet2 e implementarão tecnologia nova aguardada por todos os usuários da rede, e manterá a liderança norte-americana na aplicação de computadores e comunicações.

A arquitetura da Internet2 foi escolhida para demonstrar a efetividade de tecnologias novas provendo a infra-estrutura de comunicações de próxima geração. O sucesso da Internet2 permitirá ao ensino superior e instituições de pesquisa permanecerem os líderes mundiais no desenvolvimento de aplicações avançadas de tecnologia de informação.

Enfim, a Internet2 não substituirá a Internet. Sua meta é desenvolver tecnologia que melhorará a Internet atual. Universidades americanas mantêm, e continuam observando um crescimento significativo no uso de conexões de Internet existentes que eles ainda obtêm de provedores comerciais.

O setor comercial é um importante parceiro neste projeto, e se beneficiará de aplicações e tecnologia desenvolvidas por membros da Internet2. Da mesma maneira que a www é o legado de investimentos das primeiras pesquisas federais sobre redes, o legado da Internet2 será tecnologia não só adotada por universidades, mas também pelo setor comercial.

• GigaPoP: pontos regionais de agrupamento de rede que são formados através das universidades da Internet2 para conectar-se a com desempenho alto a outros tipos de redes. GigaPoPs provêem pontos de conexão de alta velocidade.
• Latência: a quantidade de tempo um pacote leva para viajar da fonte ao destino. Juntos, a latência e largura de banda definem a velocidade e capacidade de uma rede.
• Jitter: a variação na latência entre os pacotes que são recebidos.
• Very high performance Backbone Network Service (vBNS): uma rede que conectará cerca de 100 instituições de pesquisa, e já une cinco supercomputadores centrais, a 2.4 gigabits por segundo até o ano 2000.
• Realidade virtual: Um ambiente artificial criado com hardware e software e apresentado ao usuário de tal forma que parece e passa a impressão de um ambiente real.
• CAVE (Cave Automatic Virtual Environment): uma ferramenta de visualização avançada que combina alta resolução, projeção estereoscópica e gráficos 3-D de computador para criar a ilusão de imersão "completa" em um ambiente virtual para um ou mais usuários.

Ajudando a desenvolver tecnologias como IPv6, multicasting, e Qualidade-de-serviço. Isso possibilitará uma nova geração de aplicações de Internet, beneficiando todos os setores da sociedade.

Todos os usuários são beneficiados, uma vez que lhes serão disponibilizados os serviços adequados às suas aplicações.

No endereçamento unicast, o pacote é transmitido ao roteador mais próximo. Esta técnica é muito utilizada para atualização de tabelas de roteamento.

No melhor esforço, os pacotes são descartados indistintamente, num congestionamento. Na Internet2, os pacotes poderão ser marcados e terão prioridade.

Permite um número maior de endereços possíveis, além de permitir vários tipos de endereçamento, entre outras funções.