Baj van az internettel?

A világháló egyik atyjának tartott guru szerint a hálózat alapját adó routerek nem tudnak lépést tartani az adatforgalom gyors bővülésével. Tényleg új koncepció kell?

Lawrence G. Roberts
Lawrence G. Roberts

„Baj van az internettel. Ha valaki, én biztosan tudom: én terveztem” – ezzel a hatásos retorikával indítja a csomagkapcsolt hálózat és az internet elődjének számító ARPANET kifejlesztésében kulcsszerepet vivő, most 72 éves Lawrence Roberts a világháló infrastruktúráját hátukon cipelő routerek működési elvének újragondolását sürgető írását az IEEE Spectrum hasábjain.

„1967-ben én készítettem el a ma internetként ismert hálózat ősének, az Advanced Research Projects Agency Networknek, vagy ARPANET-nek a terveit, majd én vezettem az azt megtervező és megépítő teamet. A rendelkezésre álló hálózati infrastruktúrán úgy osztoztunk, hogy az adatokat kis méretű, független csomagokban továbbítottuk, melyek – még ha más és más időpontokban érkeztek is meg – eljutottak a címzetthez. Azokból a kis számítógépekből, amelyek az adatforgalmat irányították – Interface Message Processornak, IMP-nek neveztem el őket –, fejlődtek ki a mai routerek, melyek hosszú időn keresztül lépést tudtak tartani az internet elképesztő fejlődésével. Egészen mostanáig” – ágyaz meg a probléma tálalásának Roberts.

Elveszett csomagok

Aki szerint a csomagszintű feldolgozást végző routerek nem alkalmasak a mai internetes adatforgalom nagy részét adó video- és hangfolyamok hatékony kezelésére, ez az adattípus ugyanis rendkívül érzékeny az adatcsomagok késésére. „Nem tudják garantálni, hogy egy YouTube-klip zökkenőmentesen jusson el a felhasználó számítógépére. A videoanyag csomagjait laza adategységekként kezelik, holott adatfolyamként (flow) kellene” – írja.

Egy hagyományos router – magyarázza a cikkben – nem veszi figyelembe ezeknek az adattípusoknak a jellemzőit. Amikor egy videoanyag első csomagja befut a hálózaton, az eszköz megnézi, hogy milyen IP-címre kell eljuttatni, majd egy routing táblából kiolvassa a továbbításhoz szükséges adatot, végül a csomagot beállítja a kibocsátásra kész pakkok sorába. Amikor a folyam második csomagja megérkezik, minden műveletet megismétel, mivel nem „emlékszik” arra, hogy ugyanennek a folyamnak egy korábbi csomagját már „útbaigazította” – holott e lépéseket az újabb csomagok esetében meg lehetne spórolni. A routerekben a címet kiolvasó és a táblát lekérdező chipek, illetve az azokat kiszolgáló memória felelős az eszköz fogyasztásának és méretének 80 százalékáért.

További probléma, hogy csúcsidőszakokban a routerekhez több csomag érkezik, mint amennyit fel tudnak dolgozni. Ilyenkor – ha a pufferek megteltek – a berendezés elkezdi eldobálni a csomagokat, miközben jelzi a feladónak, hogy lassítania kell az adattovábbítást. Roberts és kollégái azt vették észre, hogy egyrészt a csomagok eldobása viszonylag véletlenszerűen történik, ami esetenként az adatátvitel megakadásához vezet; másrészt az átmeneti túlterheltség miatt várakozópufferbe küldött csomagok jelentős késéssel indulnak útnak. „E két hatás minden alkalmazás adatforgalmát akadályozza, ami esetenként tízszeresére is növelheti az adatátvitel befejezéséhez szükséges időt” – írja.

Az adatforgalom törvénye

„Az adatforgalom 1970 óta gyakorlatilag évente megduplázódik. Ezzel szemben a routerek Moore törvényét követték: másodpercenként 1 megabitnyi adat routolásának költsége lassabb ütemben csökken, nagyjából másfél évente feleződik meg. Ha nem változtatjuk meg alapjaiban a routerek felépítését, ez a differencia ahhoz vezet majd, hogy a hálózatüzemeltetőknek háromévente meg kell majd duplázniuk az infrastruktúra-bővítésre fordított beruházásaikat” – mondja.

Az általa vázolt problémára a szerző szerint az adatfolyam-kezelés (flow management) a megoldás, ilyen elven működő forgalommenedzselő eszközöket forgalmaz Roberts öt évvel ezelőtt gründolt vállalkozása, az Anagran is. Ezek az eszközök adatfolyamok szintjén kezelik a csomagokat: csak a folyam első pakkját dolgozzák fel a hagyományos módon, a többit már hash-táblába eltárolt irányítási adatok alapján azonnal továbbítják. A szerző úgy véli: ez a megoldás nem kevés időt és energiát takarít meg. Csúcsidőszakokban persze – ismeri el – az adatfolyamszintű routolást végző berendezés is kénytelen eldobni csomagokat, de ezt úgy teszi, hogy prioritást biztosít a folyamatos adatátvitelt igénylő adatfolyamoknak, mint amilyen a videó és a hang.

Spanyolviasz?

A neves szaklapban megjelent és ezért nagy figyelmet kapott, gyakorlatilag kiáltványként tálalt cikk meggyőző erejét tompítja, szakmai elfogulatlanságát megkérdőjelezi, hogy az a teoretikus bevezető után az Anagran átütő sikert eddig elérni képtelen termékének reklámjába csap át. A lapunk által megkérdezett hálózati szakértő szerint a problémafelvetés ettől még megalapozott, de a javasolt megoldás korántsem forradalmi. Egyrészt a mai Deep Packet Inspection (DPI) forgalommenedzselő eszközök (melyeket az internetszolgáltatók többek között a fájlcserélő alkalmazások adatforgalmának dinamikus korlátozására használnak) ugyanilyen elven működnek, másrészt routerekben is alkalmaznak adatfolyamszintű vezérlést például a valós idejű videofolyamok menedzselésére.

Azóta történt

Előzmények