Szybciej znaczy lepiej, czyli ruter nowej generacji

259477_hi-tech_rabochij-stol_internet_oboi_super_1920x1080_(www.GdeFon.ru)

Z Krakowa do Warszawy mamy kilka tras. Co jeśli jedna z nich jest zakorkowana? Wybieramy inną. Podobnej możliwości nie mają jednak dane transmitowane w Internecie – w najbliższej przyszłości może to zmienić wynalazek trzech krakowskich naukowców.

Za wynalazkiem stoją Jerzy Domżał i Robert Wójcik z Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Zbigniew Duliński z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Projekt jest realizowany na AGH.

Trasowanie i „korki”

Wszystko zaczęło się od pomysłu na to jak usprawnić proces rutingu, czyli trasowania pakietów w obecnych sieciach teleinformatycznych. Dla tych bez informatycznego zacięcia wyjaśniamy, iż trasowanie najogólniej rzecz ujmując to wyznaczanie trasy i wysłanie nią pakietu danych w sieci komputerowej.

Sieci informatyczne oparte są na protokole sieciowym IP, który odpowiada za identyfikowanie urządzeń końcowych oraz przesyłanie informacji pomiędzy nimi. Dzięki adresom używanym w protokole IP rutery wiedzą gdzie przesyłać konkretne informacje.

Żeby rutery wiedziały jak traktować poszczególne pakiety, stosuje się odpowiednie protokoły trasowania (tzw. protokoły rutingu). To właśnie one zapewniają komunikację pomiędzy ruterami i poprzez odpowiednią wymianę informacji doprowadzają do powstania tzw. tablic rutingu na poszczególnych ruterach. Za pomocą tych tablic, rutery wiedzą gdzie ma być przesłany każdy pakiet.

Pomiędzy dwoma dowolnymi punktami w sieci istnieje zwykle wiele możliwych ścieżek – szkopuł w tym, że z reguły cała komunikacja pomiędzy nimi odbywać się będzie z wykorzystaniem tylko jednej trasy, którą dany protokół uzna za optymalną. A co gdy na trasie mamy przeciążenie? Pojawia się „korek”, gdyż nie ma możliwości przesłania części ruchu innymi ścieżkami. Efektem jest pogorszenie jakości obsługi wszystkich transmisji aktualnie obsługiwanych przez przeciążone łącze. Mamy wolniejszy Internet, zaś operatorzy sieci mierzą się z nieefektywnym wykorzystaniem dostępnej infrastruktury sieci komputerowej. Jest też więc drożej.

 

conect

Kierowanie ruchem

Obecnie funkcjonują już pewne mechanizmy usprawniające ten proces. Jednym z nich jest tzw. równoważenie obciążenia. Polega to na „poinformowaniu” protokołu rutingu, aby w sytuacji gdy istnieją dwie trasy o takim samym koszcie (z punktu widzenia danego protokołu) wybierane były one na zmianę. Może to nieco rozładować ruch na danej trasie, jednak rozwiązanie nadal nie jest idealne. Protokół rutingu nie będzie brał pod uwagę ścieżek o wyższym koszcie, a zatem w sytuacji, gdy wszystkie trasy alternatywne będą przeciążone, nowe i tak nie zostaną użyte.

Inną możliwością jest ręczne kierowanie ruchem. Gdy pojawia się przeciążenie administrator sam zarządza siecią i ręcznie definiuje nowe ścieżki. Podobnie jednak jak w przypadku policjanta na zatłoczonym skrzyżowaniu, to rozwiązanie także nie należy do najefektywniejszych.

Widać więc jasno, że do tej pory nie opracowano techniki, która pozwoliłaby na sprawne wykorzystanie wszystkich zasobów jakie są dostępne w sieci, zanim dojdzie do przeciążeń i związanego z tym pogorszenia jakości obsługi. Dzięki krakowskim naukowcom nareszcie może nastąpić tu przełom.

 

original

FAMTAR

Prace nad wynalazkiem trwają od listopada 2012 roku, a zgodnie z harmonogramem projektu – potrwa on jeszcze kolejne półtora roku. Niebawem ma powstać prototyp nowego rutera sieciowego, naukowcy kończą proces zgłoszeń patentowych. Pod koniec roku będzie mogła zacząć się więc kampania informacyjna o FAMTAR na szerszą skalę.

Co jednak możemy napisać już teraz? Rozwinięcie nazwy projektu Jerzego Domżała, Roberta Wójcika i Zbigniewa Dulińskiego, czyli FAMTAR to Flow-Aware Multi-Topology Adaptive Routing. W języku polskim: zorientowany na przepływy adaptacyjny ruting oparty na wielu topologiach.

Innowacyjne w podejściu FAMTAR jest to, że każde łącze będzie monitorowane na bieżąco, a gdy nastąpi przeciążenie, alternatywne trasy będą wybierane dynamicznie. Protokół rutingu będzie kojarzył gdzie jest przeciążenie i będzie szukał lepszej trasy. Chodzi więc przede wszystkim o to, żeby zautomatyzować cały proces w zależności od potrzeb. FAMTAR to zatem mechanizm, który będą oferować rutery już obecnie istniejące. W ramach projektu zostanie jednak zbudowany prototyp urządzenia, które zademonstruje działania tego rozwiązania w prawdziwej sieci.

Jak mówi Jerzy Domżał, pojawiały się już podobne pomysły (np. realizowane przez firmę Cisco), nie przezwyciężono jednak problemu dużych sieci – rozwiązania te działały tylko w małych sieciach. Można więc powiedzieć, że na drodze stał też problem technologiczny. Dopiero dziś urządzenia w sieciach telekomunikacyjnych dysponują wystarczającą ilością pamięci oraz mocą obliczeniową procesorów by móc zrealizować dodatkowe zadania wymagane przez np. FAMTAR.

Jak zapewniają naukowcy, dzięki ich rozwiązaniu zasoby sieci będą mogły być wykorzystane w większym stopniu, co przełoży się na niższy koszt transmisji, czyli oszczędność poprzez operatora, po klienta końcowego.

– Co ciekawe, w Polsce nie ma możliwości opatentowania sposobów jako takich w naukach informatycznych. Urzędnicy podpierają się zapisem, że programy komputerowe nie mogą być opatentowane – mówi Jerzy Domżał. – My się z tym nie zgadzamy.

Odmienne zdanie od polskich urzędów mają europejskie i światowe urzędy patentowe, tak więc naukowcy najpierw zgłaszają swój wynalazek za granicą, co wiąże się też z wyższymi kosztami.

FAMTAR korzysta z trzech źródeł dofinansowań. Projekt zaczął się w ramach wsparcia Narodowego Centrum Nauki, następnie po opracowaniu konceptu Robert Wójcik uzyskał fundusze na zbudowanie prototypu z Narodowego Centrum Badania i Rozwoju. Wreszcie na opatentowanie rozwiązania pozyskano projekt w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka.

Wszystkie sieci świata

Co ważne, wynalazek krakowskich naukowców będzie mógł być zastosowany w każdej sieci na świecie i ma zostać skomercjalizowany.

– Mowa tu raczej o dużych producentach sprzętu sieciowego. Producenci sprzętu, który montuje się w domach nie potrzebują tego rozwiązania. Więksi operatorzy już jednak tak, a w tym najwięksi producenci sprzętu sieciowego na świecie – mówi Robert Wójcik.

– Co warto także dodać, nasze rozwiązanie jest zaplanowane dla operatorów w ramach jednej domeny. Świat dzieli się na domeny, jest wyraźny podział na ruch wewnątrzdomenowy i międzydomenowy. Nasz produkt jest dla obszaru wewnątrzdomenowego – uściśla Jerzy Domżał.

Rozwiązaniem tym mogą być w pierwszej kolejności zainteresowani przede wszystkim producenci sprzętu IT, którzy będą go wdrażać w swoich urządzeniach i sprzedawać. Głównym odbiorcą, który będzie miał korzyści z rozwiązania jest jednak operator telekomunikacyjny, a pośrednio użytkownicy. Dzięki wynalazkowi Internet może być po prostu szybszy i tańszy, z czego zadowoleni powinni być wszyscy.

– W naszej pracy jest też spory pierwiastek uporu naukowego, gdyż wielokrotnie byliśmy odwodzeni od pracy nad tego typu rozwiązaniem – komentuje Jerzy Domżał. – Było nam ono przedstawiane jako nie rokujące na przyszłość, sugerowano nam byśmy zajęli się czymś bardziej na czasie. My jednak wierzyliśmy w ten pomysł i jak się dziś okazuje, jest to dobry kierunek.

admin

Komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *