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.