Pesquisa da Ufes integra projeto internacional que busca aumentar confiabilidade e velocidade da internet 5G

• Post by: roseli
• 08/08/2022
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Estudos da Ufes que envolvem a transmissão de pacotes de informação pela internet passaram a usar o ambiente internacional de pesquisas RARE (sigla de Router for Academia Research and Education, em português, Roteador para Pesquisa Acadêmica e Educação). Esse ambiente internacional, voltado a pesquisas de redes definidas por software (SDN, sigla em inglês) e redes de nova geração de telefonia móvel (5G, 6G e além), é mantido pela rede pan-europeia Géant, voltada para educação e pesquisa. Via parceria da Ufes, a brasileira Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP) passa também a integrar a iniciativa.

Na Ufes, a participação é coordenada pelos professores Moisés Ribeiro e Magnos Martinello, que integram o Núcleo de Estudos em Redes Definidas por Software (Nerds), unindo os programas de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e em Informática. O laboratório conta com o financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (Fapes), da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) em suas pesquisas multidisciplinares.

As redes definidas por software permitem maior ação sobre os elementos que direcionam pacotes de informação no núcleo na internet e que, até algum tempo atrás, não poderiam ser objetos de inovação. “Embora fossem desenvolvidas pesquisas, a implementação de novas propostas nos núcleos da internet ficava limitada em virtude de os hardwares adequados serem proprietários ou fechados. A possibilidade agora é de programar esses elementos que são responsáveis pelo encaminhamento de imensos volumes de pacotes (e não apenas configurar neles funcionalidades desenvolvidas pelo fabricante). Assim, temos a liberdade de incluir inteligência a essa circulação de dados, agregando agilidade na reação a falhas da rede, rapidez e segurança”, explica Ribeiro.

Método premiado

A equipe brasileira está usando a rede RARE para testar a aplicação Polka (Polynomial Key-based Architecture for Source Routing in Network Fabrics), desenvolvida pela professora Cristina Dominicini, do Instituto Federal do Espírito Santo (Ifes), durante seu doutorado no Programa de Pós-Graduação em Informática da Ufes, sob orientação dos professores Martinello e Ribeiro.

O sistema, que foi o único projeto latino-americano premiado no Google Research Scholar 2021 (categoria Networking), propõe um novo método de envio de pacotes de informação, com uma estrutura matemática e sem o uso de tabelas. O prêmio, em forma de financiamento, contribuiu com a evolução da ideia, mas o avanço do projeto de forma mais integrada obteve auxílio, ainda, das interações com a equipe de pesquisa e desenvolvimento de soluções de redes da sede do Google no Silicon Valley. Ribeiro acrescenta que, “em projetos complexos como este, a multidisciplinaridade do ambiente acadêmico de uma Universidade permitiu-nos contar, ainda, com a importante colaboração da professora Ana Claudia Locatel, do Departamento de Matemática da Ufes.”

Conheça outras pesquisas premiadas da Ufes

A utilização de tabelas é a forma atual de encaminhamento dos pacotes de dados na internet aos seus destinos (especificados pelos endereços de protocolo de internet, os IPs). “O processo é simples: os dispositivos, conhecidos como roteadores, observam o endereço de destino dos pacotes e então consultam essa tabela para saberem qual porta/conexão devem usar para melhor despachá-lo ao próximo elemento, de forma que o pacote se aproxime do destino desejado. Qualquer alteração do caminho a ser seguido pelo pacote exige, portanto, a alteração de todas as tabelas ao longo do caminho. Nesse novo método, o que é enviado é o identificador único de uma da rota nas redes. O elemento encaminhador faz uma operação de divisão entre o identificador da rota e o identificador do encaminhador na rede. O resto da divisão já aponta para a porta que ele deve usar para encaminhar o pacote. Isso propicia reconfigurações de rotas e, eventualmente, até encaminhamentos mais rápidos”, detalha Ribeiro.

Esse redirecionamento ágil do tráfego de dados em caso de falhas e congestionamentos é fundamental para aplicações críticas que operam na rede 5G, de internet tátil (que envolve aplicativos de realidade virtual, realidade aumentada e sensores de tato) ou robôs. Segundo o professor, essa nova solução possibilita escolher a rota na origem e identificar os pacotes a serem trafegados, sem necessidade de reconfigurações, o que possibilita que as aplicações tenham mais agilidade e controle no envio de informações.

Teste internacional

O primeiro teste do protocolo PolKA em rede real foi realizado no final de 2020, envolvendo encaminhadores na Holanda, na Polônia, na Hungria e na Alemanha, com resultados de validação funcional considerados excelentes, que foram publicados em um artigo científico apresentado em conferência especializada em 2021.

Os experimentos na rede RARE foram possíveis a partir de uma colaboração direta com pesquisadores das redes acadêmicas europeias envolvidas. Com a parceria da RNP, novos testes poderão ser realizados diretamente a partir do Brasil. A Ufes, por meio da RNP, está vinculada à rede latino-americana Clara, que se conecta à europeia Géant por meio do recém inaugurado cabo submarino de fibra óptica do Programa Bella, que promove a interconectividade entre os dois continentes. “A RNP vai propiciar ao nosso laboratório na Ufes, inicialmente, uma conexão direta com a Europa com capacidade de 1 gigabit por segundo (Gbps). Ela vai evoluir para 10 Gbps tão logo o programa Bella entre em funcionamento pleno”, afirma Ribeiro.

Oportunidades

A Ufes estar inserida neste contexto possibilita novas parcerias e benefícios para todos os envolvidos, de acordo com o pesquisador. “Pela participação ativa em nossa iniciativa, a RNP foi convidada a integrar o RARE, que, por sua vez, também expandiu sua conectividade para redes experimentais nos Estados Unidos. Assim, teremos acesso a uma rede global de experimentação avançada de Internet.”

Para a Universidade, há a oportunidade de outros grupos que atuam junto ao Nerds também testarem aplicações em escala global, como é o caso da pesquisa que unifica robótica com computação em nuvem. Além disso, têm surgido colaborações com empresas, por exemplo o financiamento, pela Intel, do doutorado-sanduíche de um pesquisador da Ufes no Trinity College Dublin (TCD), na Irlanda. Esse projeto investiga novas vulnerabilidades de segurança em aplicações críticas, como a robótica em nuvem. Os resultados iniciais foram publicados recentemente.

“Na prática, as pesquisas são desenvolvidas pelos alunos dos programas de pós-graduação, mas também pelos de iniciação científica, durante a graduação. E alguns desses alunos de pós-graduação são professores em instituições como o Instituto Federal do Espírito Santo (Ifes), como nesse caso. Isso que tem um efeito cascata positivo de formação de alto nível de mão de obra dentro do Espírito Santo, o que também tem se visto com a fundação de startups, para viabilizar a criação de produtos e de postos de trabalho de alto valor agregado em solo capixaba”, agrega o professor. Ele lembra da existência de uma startup ligada ao Nerds que está incubada no Espaço Empreendedor da Ufes e desenvolve um projeto, cuja equipe está em processo de contratação, que conta com financiamento dos ministérios da Ciência, Tecnologia e Inovações e das Comunicações.

– Por Lidia Neves –