Roteando a rede de pesquisa: por dentro da arquitetura e das atualizações da NSFNET

Em 1985, Dennis Jennings liderou a National Science Foundation na criação da NSFNET, uma rede de pesquisa de uso geral projetada para interconectar cinco centros de supercomputação regionais recém-financiados por meio de protocolos abertos TCP/IP. Segundo os registros da National Science Foundation Network, o projeto visava garantir a pesquisadores acadêmicos de todo o país acesso irrestrito a recursos de computação de alto desempenho.

A base de 56 kilobits e os roteadores Fuzzball

Quando o backbone inicial entrou em operação em 1986, ele dependia de linhas alugadas de 56 kilobits por segundo ligando seis locais principais. Para rotear o tráfego de pacotes sem usar roteadores comerciais sob medida, o projeto implantou minicomputadores PDP-11/73 da Digital Equipment Corporation executando um software especializado conhecido como Fuzzballs. Projetados e gerenciados por Hans-Werner Braun na Merit Network, esses minicomputadores Fuzzball atuaram como os primeiros roteadores da rede porque já ofereciam suporte nativo ao conjunto de protocolos TCP/IP.

À medida que os campi universitários e as redes regionais se conectavam ao sistema, o tráfego cresceu exponencialmente, provocando um severo congestionamento na infraestrutura de 56 kbit/s. A configuração inicial provou que a ligação em rede com protocolos abertos era viável, mas o hardware físico atingiu seus limites operacionais poucos meses após o lançamento.

A parceria T-1 e os comutadores nodais da IBM

Para resolver o gargalo do congestionamento, a National Science Foundation abriu uma nova chamada pública, culminando na concessão do projeto à Merit Network em novembro de 1987. Sob a direção de Eric M. Aupperle, a Merit formou uma parceria público-privada com a IBM, a MCI e o estado de Michigan. A Merit assumiu a responsabilidade pela gestão e pelas operações da rede, enquanto a MCI forneceu circuitos digitais de alta velocidade e a IBM construiu o hardware de comutação customizado.

Em julho de 1988, a equipe colocou em funcionamento um backbone T-1 de 1,5 Mbit/s, expandindo a rede principal para 13 nós. Em vez de depender de roteadores individuais, cada nó utilizava um Sistema de Comutação Nodal composto por nove minicomputadores IBM RT PC interligados em uma rede local Token Ring. Cada RT PC executava a variação do Unix desenvolvida pela IBM, dividindo as tarefas de processamento de pacotes e roteamento entre os integrantes do cluster.

Topologias em malha e restrições de uso

Com o crescimento da rede, os engenheiros enfrentaram limites estruturais de roteamento. A arquitetura inicial, herdada da ARPANET, baseava-se em rotas hierárquicas e centralizadas que exigiam um planejamento manual rigoroso para evitar loops de pacotes. Durante a era da NSFNET, pioneiros das redes desenvolveram o protocolo BGP (Border Gateway Protocol) para fazer a transição da rede para uma topologia em malha, permitindo que os roteadores avaliassem de forma independente múltiplos caminhos distintos entre redes interconectadas.

Ao mesmo tempo, os administradores tinham de lidar com as restrições impostas pela Política de Uso Aceitável da NSFNET. Essa diretriz proibia estritamente o tráfego comercial no backbone, permitindo o acesso apenas para atividades que apoiassem diretamente a pesquisa aberta e a educação. Organizações comerciais só podiam se conectar caso seu tráfego estivesse alinhado à pesquisa acadêmica, o que gerava fricção administrativa à medida que os provedores de serviços de rede comercial começavam a surgir no final dos anos 1980.

A expansão para T-3 e a transição comercial

Para se preparar para o próximo salto de grande escala no volume de dados, a Merit, a IBM e a MCI fundaram a organização Advanced Network and Services em setembro de 1990, nomeando Allan Weis como presidente e Douglas Van Houweling como presidente do conselho. Essa organização supervisionou a atualização para um backbone T-3 de 45 Mbit/s, concluída em novembro de 1991. A infraestrutura atualizada substituiu os clusters de múltiplos computadores por servidores IBM RS/6000 executando AIX UNIX em 16 nós principais.

Concluída em novembro de 1991, a transição para o backbone T-3 e a implementação dos protocolos de roteamento em malha estabeleceram o modelo arquitetônico de alta velocidade para a infraestrutura moderna da Internet. Ao substituir hierarquias rígidas por conexões em malha de múltiplos megabits, a NSFNET demonstrou como redes distribuídas de comutação de pacotes podiam se expandir para suportar volumes globais de tráfego.

Ilustração editorial gerada por IA; não é uma fotografia documental.

Fonte: National Science Foundation Network