Idee “made in Italy”

Ecco ARES e REACTION, progetti italiani protagonisti della Open Call di GÉANT. I ricercatori convolti direttamente nell'evoluzione della rete europea della ricerca

Torniamo sul tema della Open Call di GÉANT, il programma di finanziamento ai gruppi innovativi che permette alla rete accademica di collaborare con le migliori menti del settore ICT. Come abbiamo scritto nell’ultimo numero di GARR News, c’è una forte presenza italiana tra questi progetti, di cui quattro sono coordinati da gruppi nostrani.

In questo numero ne presentiamo due: REACTION, che si concentra sull’area emergente delle reti ottiche “flessibili” e ARES, dedicato all’ottimizzazione delle risorse in rete nel trattamento dei dati della genomica.

REACTION e il futuro delle reti ottiche

L’ottimizzazione delle reti ottiche è un elemento chiave del futuro dell’ICT; tra i leader dell’innovazione in questo campo c’è un gruppo guidato da italiani, il team di REACTION. Si tratta di un progetto della Open Call di GÉANT che lavora sulla tecnologia emergente delle reti ottiche dette flexible grid (cioè a griglia flessibile). “Nelle reti ottiche, le soluzioni tradizionali si basano su un’architettura cosiddetta a griglia rigida”, spiega Filippo Cugini del CNIT, coordinatore del progetto, “in cui ciascun canale occupa una porzione fissa di spettro delle frequenze, indipendentemente dalla reale necessità. Pertanto, lo spettro disponibile non è sfruttato adeguatamente. Recentemente sono state introdotte delle tecnologie di commutazione che consentono di eliminare questa rigidità e di utilizzare meglio lo spettro.

Questo comporta un notevole passo evolutivo, che richiede adeguato supporto a livello di piano di controllo e abilita l’introduzione di altre tecnologie innovative legate al flexible grid.” REACTION nasce da un ambito più allargato di partnership di ricerca tra enti pubblici e privati: il progetto IDEALIST, che raccoglie alcuni tra i maggiori nomi europei del settore. “IDEALIST”, continua Cugini “è stato proposto in un momento in cui la tecnologia flexible grid era appena emersa, ponendosi l’obiettivo di esplorare le opportunità e i potenziali benefici di tale tecnologia, a tutti i livelli. Con REACTION abbiamo tratto vantaggio da questa esperienza, focalizzandoci su nuovi aspetti tecnici innovativi, non adeguatamente approfonditi in ambito IDEALIST, ma di grande interesse anche per la comunità di GÉANT, viste le possibili implicazioni positive nella gestione della rete”. “Una parte dello studio in REACTION si concentra su una tecnologia di transponder che sfrutta la rete flexible grid anche attraverso una nuova funzionalità, detta sliceability. Essa consente di instradare connessioni ottiche distinte, originate da un unico transponder, adattandone tutti i parametri trasmissivi in modo indipendente, anche verso destinazioni differenti, e massimizzando così l’efficacia nell’uso delle risorse di rete. Se adeguatamente supportata, tale funzionalità porta notevoli vantaggi in termini economici, di minori spese per l’acquisizione e la gestione degli apparati di rete”. In REACTION, vengono inoltre affrontati aspetti innovativi del piano di controllo. Lo sviluppo si focalizza su una particolare implementazione di SDN, chiamata ABNO, in corso di standardizzazione in IETF (Internet Engineering Task Force).

Come contate di utilizzare i risultati del progetto?

L’approccio adottato consiste nell’approfondire le specifiche soluzioni tecniche, valutandole da un punto di vista prima teorico e, laddove possibile, anche sperimentale. Se l’efficacia viene effettivamente dimostrata, queste soluzioni vengono portate avanti a diversi livelli: per l'Università Politecnica della Catalogna come ateneo e per noi come centro ricerche, si effettua il trasferimento tecnologico agli studenti dei corsi di laurea e alle industrie con cui collaboriamo. Lo sviluppo può quindi proseguire ulteriormente, senza arrivare al prodotto finale, ma realizzando prototipi estremamente avanzati, in grado di essere utilizzati anche in prove sul campo per conto di industrie con cui abbiamo un rapporto di collaborazione. Telefonica, in quanto utilizzatore finale delle tecnologie sviluppate, punterà invece alla standardizzazione delle soluzioni più efficaci, in modo da poterne richiedere il supporto specifico ai loro fornitori. È questo il meccanismo che consente di portare in produzione queste soluzioni in tutto il mondo.

Quindi l’Europa è in posizione competitiva con queste soluzioni?

A mio parere, l’Europa su questi aspetti si trova in buona posizione, c’è una comunità di Operatori estremamente attiva e lungimirante. Lato vendor, il peso specifico si è un po’ più spostato verso Stati Uniti e Cina, tuttavia la presenza in Europa è ancora significativa. Ericsson in Italia e Svezia in primis, ma anche Alcatel in Francia ed altri vendor europei rivestono un ruolo importante, in grado di sviluppare soluzioni di grande efficacia ed innovazione.

www.geant.net/opencall/ Network_Architecture_and_ Optical_Projects

ARES: una rete di risorse per la genomica

La crescita esplosiva dei dati della genomica presenta una sfida senza precedenti nel campo del big data; ne è un esempio ARES, il progetto per lo sviluppo di una rete per la distribuzione ottimizzata di dati per la genomica. Come tiene a precisare Gianluca Reali dell'Università di Perugia, coordinatore del progetto ARES, “L’aggettivo big per noi non fa riferimento solo alla quantità complessiva dei dati, che sta diventando sempre maggiore, ma anche alle dimensioni del singolo dato: tipicamente per ogni analisi dobbiamo gestire contemporaneamente decine di Gigabyte.

Se poi moltiplichiamo per la quantità di analisi che saranno fatte ogni giorno, il problema è davvero esplosivo, in due dimensioni: nella quantità complessiva e nella gestione della singola analisi.

Si sente dire che le moli di dati sono tali da renderli inamovibili, per cui si deve portare la capacità di calcolo ai dati…

Si, anche noi ci muoviamo in questa prospettiva, o meglio, abbiamo studiato degli algoritmi di ottimizzazione che consentono di spostare, attraverso tecniche di virtualizzazione, sia i dati, sia l’elaborazione, dove conviene. Stiamo facendo delle prove per capire cosa è più efficiente fare di volta in volta in base al tipo di analisi, alla quantità di dati da spostare, all’occupazione della rete. È un problema di ottimizzazione multidimensionale, dipendente dalla classe di servizio utilizzata. Ad esempio, per le analisi più urgenti di malattie molto gravi, si cerca di minimizzare il tempo complessivo impiegato per fornire il risultato al medico; poi ci sono vari casi intermedi, fino a situazioni in cui conviene più che altro concentrarsi sul tempo di trasferimento dei dati nella rete, ed in questo caso l’ottimizzazione si incentra sul network management anziché sulla minimizzazione del tempo di servizio.

Quali sono i componenti principali del vostro sistema?

Il CDN (Content Delivery Network – rete per la fornitura di contenuti) è basato su NetServ, un middleware che abbiamo sviluppato in collaborazione con la Columbia University, con un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Schulzrinne. Insieme abbiamo sviluppato questo software che consente di istanziare servizi dentro la rete “a caldo”, cambiando un po’ il paradigma di Internet, che prevede che la rete al suo interno sia abbastanza semplice e la complessità sia concentrata ai bordi della rete. Nella visione di NetServ, il nodo di rete non si occupa solo di instradare i pacchetti ma effettua anche servizi; quindi si va un po’ a perdere la distinzione fra router e sistemi finali all’interno delle reti IP. Abbiamo già provato NetServ in diverse applicazioni, e abbiamo visto che funziona piuttosto bene, quindi abbiamo pensato di riproporre questa architettura ingegnerizzandola per i contenuti di genomica col progetto ARES. Inoltre utilizziamo il software cloud OpenStack, per fornire al ricercatore o al medico un ambiente user-friendly basato su interfaccia web. In questo modo è sufficiente cliccare in due o tre punti per richiedere il tipo di servizio e fare l’upload dei dati. Dietro l’interfaccia, il sistema usa vari protocolli per realizzare il servizio richiesto. Quindi noi combiniamo l’approccio cloud per l’accesso ai servizi con l’approccio Content Distribution Network per far migrare i dati e le macchine virtuali laddove conviene per fare l’elaborazione.

Ma l’elemento più importante nel sistema di ARES è il meccanismo di segnalazione...

Si. Il sistema si basa su NetServ con segnalazione basata sullo standard NSIS (Next Step In Signalling) di IETF. Attualmente stiamo sviluppando protocolli di segnalazione detti off path, che vanno a cercare risorse nei dintorni del cammino naturale della rete, perché il nostro scenario – e quello della rete GÉANT – consiste in tanti punti fisici di presenza della rete, dove ci possono essere risorse disponibili di calcolo o di archiviazione, nei quali, per esempio, si potrebbero memorizzare dei contenuti temporaneamente per rispondere a richieste di servizio che avvengono in un secondo momento, riducendo significativamente il tempo necessario per fornire al medico il dato richiesto. Le tecniche attuali di segnalazione in internet non consentono di andare a cercare le risorse durante l’erogazione del servizio di rete. Questo è il nostro contributo principale dal punto di vista del networking. Le risorse di rete stanno diventando sempre più importanti, specialmente nelle reti di prossima generazione. La rete GÉANT è una rete ad altissima velocità, nei punti di presenza ci sono tantissime risorse, ed è necessario ottimizzarne l’uso. Non basta l’approccio “cloud”, dietro alla cloud ci deve essere un motore che ottimizzi l’uso di queste risorse e che fornisca dei tempi di servizio sufficientemente bassi.

www.geant.net/opencall/ Applications_and_Tools
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