A Terceira Onda da Internet

Por Geng Lin, CTO da F5

A pandemia de COVID-19, que abalou o mundo, trouxe maior volatilidade, mas o mundo não está reagindo de forma inesperada diante de crises e oportunidades. Vimos que a COVID acelerou exponencialmente o ritmo da digitalização. Satya Nadella, CEO da Microsoft, afirmou, em uma declaração que se tornou célebre, que presenciamos em apenas alguns meses uma aceleração da Transformação Digital equivalente a vários anos.

Hoje, é inegável que o mundo está se tornando digital. Uma das consequências da digitalização é o aumento do volume de dados. Em seu relatório “Data Age 2025”, a IDC prevê que o volume de dados no mundo chegará a 175 ZB até 2025.¹ Esses dados serão armazenados no núcleo (data centers tradicionais e em nuvem), na borda e em dispositivos de borda, como PCs, smartphones e dispositivos de IoT. Além disso, 30% desses dados serão consumidos em tempo real.

Isso se deve, em parte, aos avanços tecnológicos. As velocidades de transferência de dados com o 5G são até 100 vezes maiores do que nas gerações anteriores de redes sem fio, e a latência normalmente diminui de 20 ms para 1 ms.²  Esses novos recursos aumentarão a velocidade de geração de dados e a capacidade de processá-los em tempo real.

Grande parte desses dados em tempo real é gerada e consumida por dispositivos fixos: lâmpadas, câmeras de segurança e eletrodomésticos. Um terço dos proprietários de imóveis aumentou o uso de dispositivos durante a pandemia, incluindo quase metade (46%) dos proprietários de fechaduras inteligentes.³  No entanto, uma parcela significativa desses dispositivos é móvel: dispositivos vestíveis na área da saúde, veículos conectados e sensores que rastreiam e monitoram cadeias de suprimentos. Em novembro de 2020,⁴  somente nos EUA, 45% do tráfego da web era proveniente de celulares.

Esse crescimento explosivo no número de dispositivos mudou radicalmente a definição de usuário, com máquinas, scripts e softwares agora desempenhando um papel antes reservado apenas aos seres humanos. A expectativa é que esse crescimento continue.

Ao mesmo tempo, o número de pessoas que usam essa tecnologia continua aumentando. Em 2019, havia 4,9 bilhões de usuários da Internet. Até o final de 2022, esperava-se que esse número chegasse a 6 bilhões. E, até 2030, especialistas preveem que 90% da população mundial projetada — 8,5 bilhões — com seis anos de idade ou mais estará digitalmente ativa.⁵ Muitos desses usuários agora dependem de serviços digitais em quase todas as áreas de suas vidas. Por exemplo, o uso da telemedicina cresceu impressionantes 6.000% durante a pandemia.⁶ As pressões e demandas de uma sociedade distribuída e digitalmente ativa, combinadas com o crescimento explosivo do número de dispositivos, sinalizam o início de uma terceira era da Internet.

A evolução da borda é impulsionada pela terceira onda da Internet

Acreditamos que o surgimento e a evolução da computação de borda acompanharão inevitavelmente a chegada da Terceira Onda da Internet. Como sabemos, a transformação promovida pela Internet conduziu o mundo à era dos PCs e da Internet. A computação em nuvem e a adoção dos smartphones deram início à era da Internet Móvel. Agora, estamos entrando em uma terceira era: a Internet das Coisas em Movimento.

Os desafios que surgem nesta era estão impulsionando mudanças no ecossistema de edge computing, que passa do Edge 1.0, estático e fechado, para o Edge 2.0, aberto e autônomo. Esse processo é semelhante à evolução de organismos unicelulares para organismos complexos.

O ecossistema de edge evoluiu

Por exemplo, nos estágios iniciais do movimento de adoção da nuvem, algumas grandes nuvens públicas e redes de distribuição de conteúdo (CDNs) dominavam a entrega de aplicações pela internet e a distribuição de serviços digitais. Esses provedores funcionavam como pontos de controle centralizados do ecossistema de aplicações da internet, de forma semelhante à atuação dos doze nervos cranianos no corpo humano. À medida que os casos de uso e o ecossistema da nuvem crescem, observamos a necessidade de os serviços digitais tomarem decisões em tempo real com base no conhecimento local disponível na “borda” da internet, de modo semelhante ao funcionamento do sistema nervoso autônomo no corpo humano.

Essa é a evolução que está conduzindo a borda a uma nova era autônoma. Isso não é de surpreender. Cada onda da Internet trouxe consigo desafios que foram solucionados, em parte, pela computação de borda.

Primeira onda: Edge 1.0

Tim Berners-Lee, o inventor da World Wide Web, previu o desafio de congestionamento relacionado à transferência de grandes volumes de conteúdo da web por conexões lentas que os usuários da Internet enfrentariam; ele chamou esse problema de “World Wide Wait”. O paradigma predominante na época concentrava-se, de forma apropriada, na distribuição de conteúdo da web ou de aplicações web relativamente estáticos, aproximando-os dos usuários para atender à necessidade de velocidade e redundância. Essa necessidade levou a um conjunto de princípios arquiteturais fundamentais, incluindo Pontos de Presença (PoPs) físicos próximos aos usuários finais, armazenamento de conteúdo em cache, previsão de localização, prevenção de congestionamentos, algoritmos de roteamento distribuído, entre outros.

Segunda onda: Edge 1.5

O advento da Web 2.0, aliado ao surgimento das nuvens públicas e das soluções SaaS, introduziu novos princípios arquitetônicos. As aplicações se tornaram a principal forma de conteúdo na Internet. Assim, a borda distribuída não poderia permanecer em seu estágio inicial: ela precisava evoluir junto com as arquiteturas das aplicações que disponibilizava, ao mesmo tempo que enfrentava uma pressão cada vez maior para proteger uma economia digital em expansão. Com grande parte da economia global agora altamente dependente de aplicações voltadas ao comércio, os serviços de segurança rapidamente se tornaram um recurso adicional essencial dos provedores de CDN, cuja presença já estabelecida ao redor do mundo ficava mais próxima do usuário — e, portanto, neutralizava as ameaças mais cedo — do que a nuvem e os data centers tradicionais. Esses serviços foram desenvolvidos sobre a infraestrutura implantada para distribuir conteúdo e, por isso, representam ambientes fechados e proprietários.

Terceira onda: Edge 2.0

Hoje, as aplicações deixaram de ser destinos “passivos” de roteamento da rede de entrega e passaram a atuar como participantes ativos. Por exemplo, em aplicações distribuídas baseadas em Kubernetes, a lógica da aplicação — empacotada em um contêiner — pode ser movida dinamicamente para qualquer local de computação adequado que conte com uma pilha Kubernetes compatível. Isso contrasta diretamente com os princípios de arquitetura nos quais as primeiras soluções de edge foram desenvolvidas. Ou seja, elas têm origem em uma época em que os conteúdos (ou aplicações) eram entidades estáticas associadas a locais físicos. Essas soluções de edge pressupõem que somente a rede de entrega de conteúdo funcione como a “plataforma inteligente” que conecta os usuários às aplicações, enquanto as aplicações (e os usuários) permanecem como “endpoints” passivos da “plataforma inteligente”. Essa abordagem já não é a melhor opção de arquitetura para conectar usuários a conteúdos ou aplicações.

Os usuários também evoluíram. Não apenas sua sofisticação digital e seu interesse por interações digitais estão anos-luz à frente do que eram quando a primeira CDN surgiu, em 1998, como a tecnologia também forçou uma mudança na própria definição do que é um usuário. Hoje, um “usuário” pode muito bem ser uma máquina, um script ou um serviço automatizado agindo em nome de uma pessoa. Pode ser um sensor coletando dados críticos em uma fábrica ou em uma área agrícola. Por um lado, esses “usuários” continuam compartilhando os anseios de seus equivalentes humanos por velocidade, segurança e privacidade. Por outro, esses novos “usuários” — como endpoints inteligentes de IoT com pilhas de aplicações integradas — frequentemente participam do processamento dinâmico da lógica das aplicações e da análise de dados para proporcionar experiências digitais seguras e otimizadas.

O surgimento da Edge 2.0

Os principais desafios das aplicações que a Edge surgiu para solucionar — primeiro a velocidade e, depois, a segurança — ainda existem. O que mudou foi a definição de aplicação (de uma instância estática em um local fixo para unidades de contêiner “móveis”), de usuário (de um usuário humano para uma “coisa” inteligente) e de localização (de um endereço IP para uma identificação lógica), além dos casos de uso aos quais a Edge visa oferecer suporte (da entrega de conteúdo à distribuição dinâmica de aplicações e à tomada de decisões em tempo real na Edge).

A transformação digital e a IoT estão impulsionando novos requisitos para experiências digitais, o que gera a necessidade de distribuição de aplicações, inteligência em tempo real e tomada de decisões na borda. Dessa forma, a computação de borda está se tornando um importante facilitador da transformação digital no setor. De acordo com o relatório State of Application Strategy de 2021,⁷  76% das organizações já implementaram ou estão planejando ativamente implantações na borda, tendo como principais motivadores a melhoria do desempenho das aplicações e a coleta de dados/viabilização de análises.

Além disso, um enorme número de “coisas” foi incorporado à mais recente onda de transformação digital. O Relatório Anual da Internet da Cisco⁸ prevê que “até 2023, haverá na Terra mais de três vezes mais dispositivos conectados em rede do que pessoas. Cerca de metade das conexões globais será composta por conexões máquina a máquina, e o espaço M2M será dominado por ‘coisas’ voltadas ao consumidor em casas inteligentes e automóveis”. Devido à separação histórica entre TI e TO (tecnologia operacional), embora a computação em nuvem tenha proporcionado um grande aumento da capacidade computacional, a inclusão de “coisas” ainda impõe desafios à arquitetura de rede no modelo de nuvem. No ambiente de IoT móvel da era Edge 2.0, TI e TO convergirão e contarão com recursos mais avançados de sensoriamento inteligente e automação. Em outras palavras, além do processamento centralizado de dados viabilizado pela computação em nuvem, a borda da rede reunirá uma grande quantidade de dispositivos e dados e oferecerá enorme capacidade computacional próxima aos endpoints, liberando, assim, um grande valor para os negócios.

Para que as organizações aproveitem a Edge 2.0 e colham seus benefícios, um dos recursos de que precisarão será uma plataforma de distribuição de aplicações voltada à distribuição integral de aplicações e baseada em um conjunto diferente de princípios de design tecnológico.

Uma plataforma de distribuição de aplicações Edge 2.0 deve se basear nos seguintes princípios fundamentais de design:

Plano de Controle Unificado

• Para uma plataforma de distribuição de aplicações Edge 2.0, a “borda” pode ser qualquer ambiente físico ou lógico, desde endpoints de usuários até nuvens públicas. Um plano de controle unificado de aplicações garante a definição comum de políticas de segurança, políticas de localização de dados e gerenciamento de identidades de usuários em diferentes ambientes, além de assegurar sua aplicação por meio da integração com ferramentas de automação e orquestração.

Orientado a aplicações

• Uma plataforma Edge 2.0 de distribuição de aplicações será totalmente integrada às ferramentas de gerenciamento do ciclo de vida das aplicações. Políticas de segurança de aplicações, políticas de localização de dados, gerenciamento de identidades e orquestração de recursos são “declarados” por meio do plano de controle unificado e aplicados em qualquer ambiente no qual a plataforma seja executada. O Edge se torna uma “propriedade declarada” da aplicação de destino (fazendo com que cada aplicação tenha seu próprio Edge “personalizado”) e é “executado” pela plataforma sem a necessidade de provisionamento manual. Assim, os desenvolvedores podem se concentrar apenas na lógica da aplicação, nas interações entre aplicações (APIs) e nos fluxos de trabalho de negócios, sem se preocupar com o gerenciamento da infraestrutura ou das localizações.

Segurança distribuída integrada à plataforma

• Em uma plataforma Edge 2.0 de distribuição de aplicações, as políticas de segurança das aplicações são definidas de maneira padronizada por meio do plano de controle unificado. Elas são distribuídas para aplicação em todos os ambientes nos quais a aplicação é executada. Os recursos de segurança incorporados diretamente à plataforma (por exemplo, criptografia e detecção de bots com as melhores soluções do mercado) permitem que essas funções de segurança acompanhem a aplicação por padrão.

Processamento distribuído de dados e análise de dados integrada

• Uma plataforma Edge 2.0 de distribuição de aplicações torna-se uma malha global para a lógica de aplicações e para o processamento e a análise de dados. Todo serviço digital requer dados e lógica de aplicação, mas o local de armazenamento, processamento e transformação dos dados não precisa ser o mesmo em que reside a lógica da aplicação. A localização dos dados deve ser especificada de forma independente, por meio de um conjunto de políticas no nível da plataforma, determinadas por fatores como gravidade dos dados, regulamentações (PCI, GDPR, entre outras) e a relação entre preço e desempenho do processamento. Assim como as políticas de segurança, as políticas de localização de dados devem ser “declaradas” pelos usuários por meio do plano de controle unificado e aplicadas pela plataforma em qualquer ambiente. Uma plataforma Edge 2.0 também desempenha um papel em outras políticas de gerenciamento de dados, como a linhagem de dados — armazenando detalhes sobre os dados como atributos incorporados —, além de oferecer um conjunto de recursos operacionais integrados para observabilidade, streaming de telemetria, ferramentas de ML e serviços de ETL.

Edge elástica definida por software

• Em uma plataforma Edge 2.0 de distribuição de aplicações, a “borda” deixa de ser definida por PoPs físicos em locais específicos. Em vez disso, ela é definida dinamicamente pelo plano de controle do Edge 2.0 sobre recursos existentes onde quer que o cliente deseje: em nuvens públicas, hipervisores, data centers ou nuvens privadas, ou até mesmo em máquinas físicas em locais “remotos” específicos de sua empresa. Os recursos da rede de conexão também são fornecidos de forma definida por software, sobrepostos à infraestrutura WAN privada ou pública, sem exigir um esforço hercúleo de montagem e configuração. A plataforma responderá à “declaração de intenção” da aplicação de destino fornecendo, mediante solicitação da aplicação, uma borda elástica personalizada e definida por software. A “borda” — e tudo o que ela estabelece para a aplicação como parte dessa declaração — se tornará uma propriedade simples e fácil de usar da aplicação.

Computação otimizada para hardware

• O avanço das tecnologias de processadores e chipsets — especificamente GPUs, DPUs, TPUs e FPGAs, cujos recursos e capacidades estão em constante evolução — tornou viável o uso de computação especializada para otimizar significativamente a utilização de recursos em tipos específicos de cargas de trabalho. Uma plataforma de distribuição de aplicações Edge 2.0 interagirá com sistemas que possuem esse hardware especializado para direcionar, implantar e executar cargas de trabalho específicas que possam se beneficiar desse suporte. Por exemplo, ela localizará e configurará recursos de GPU para cargas de trabalho intensivas de IA/ML ou localizará e integrará uma DPU para fornecer os serviços especializados de segurança e rede de que uma aplicação necessita. A capacidade de reconhecer o hardware em uma plataforma de distribuição de aplicações Edge 2.0 oferece benefícios interessantes para a criação de “sistemas industriais” inteligentes, especializados e voltados para aplicações, além de possibilidades ilimitadas para o desenvolvimento de soluções atraentes de IoT que exijam processamento local em tempo real. Por exemplo, uma estação de recarga de veículos elétricos pode funcionar como um ponto de presença para a agregação dos grandes volumes de dados gerados pelos sensores do veículo, enquanto um veículo autônomo equipado com o sistema operacional Android pode atuar como um data center móvel, executando continuamente autodiagnósticos assistidos por hardware.

Navegue pela terceira onda da Internet com uma entrega de aplicações inovadora

A inteligência distribuída e em tempo real viabilizada pela plataforma de aplicações Edge 2.0 desempenhará um papel central no mundo digital do futuro. Para a maioria das empresas, isso significa repensar seus modelos de entrega de aplicações. Atualmente, a entrega de aplicações e serviços se baseia em um modelo centralizado, no qual a lógica das aplicações fica concentrada em um único local. Essa lógica é hospedada na nuvem pública ou em data centers privados. Na era da Edge 2.0, a infraestrutura, os dados e a arquitetura das aplicações serão mais distribuídos e adotarão abordagens ponto a ponto. No entanto, acreditamos que essa transição será uma evolução — mais especificamente, uma ampliação — das atuais tecnologias de entrega de aplicações, e não uma revolução.

Com anos de experiência em segurança de aplicações multinuvem e tecnologia de entrega de aplicações, a F5 sempre atendeu às necessidades das aplicações — o principal ativo das organizações na era digital. Na era da Edge 2.0, a borda está passando de um modelo fechado para um modelo aberto. Com a recente aquisição da Volterra, a F5 está em uma posição privilegiada para liderar a criação desse paradigma de distribuição de aplicações da Edge 2.0.

Hoje, todos os setores estão acelerando sua jornada de transformação digital. Sabemos que a implantação na borda está gradualmente se tornando parte da estratégia de aplicações de nossos clientes e esperamos trabalhar com eles para navegar por essa nova onda da Internet.

Recursos

¹ IDC Data Age 2025

² https://www.gsma.com/wp-content/uploads/2019/04/The-5G-Guide_GSMA_2019_04_29_compressed.pdf

³ Park Associates

⁴ Statista, “Participação do tráfego proveniente de dispositivos móveis”

⁵ Cybersecurity Ventures “Quantos usuários de internet haverá no mundo em 2022 e 2030”

⁶ Definitive HC, “COVID-19 impulsiona crescimento de 6.000% no uso da telemedicina”

⁷ Relatório State of Application Strategy 2021 da F5

⁸ Relatório Anual da Internet da Cisco