Internettet genfødt

Hvis du er som de fleste cyberborgere, bruger du internettet til e-mail, websøgning, chat med venner, download af musik og køb af bøger og gaver. Mere end 600 millioner mennesker bruger disse tjenester på verdensplan - langt mere end nogen kunne have forudset i 1970'erne, da internettets nøglekomponenter blev udtænkt. Anslået 3,9 billioner dollars i forretningstransaktioner vil finde sted over internettet i 2003, og mediets rækkevidde bliver stadig mere global: forbløffende 24 procent af brasilianerne, 30 procent af kineserne og 72 procent af amerikanerne går nu online mindst én gang om måneden.

Alligevel, på trods af dets enorme indvirkning, er dagens internet som en 1973 Buick udstyret med airbags og emissionskontrol. Dens årtier gamle infrastruktur er blevet rigget ud med internettet og alt det muliggør (som e-handel), plus teknologier som streaming media, peer-to-peer fildeling og videokonferencer; men det er stadig en 1973 Buick. Nu arbejder en græsrodsgruppe på næsten 100 førende computerforskere, bakket op af tunge industrielle sponsorer, på at erstatte den med en ny, langt smartere model.

Denne historie var en del af vores oktoberudgave fra 2003

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Projektet hedder PlanetLab, og inden for de næste tre år, siger forskere, vil det hjælpe med at revitalisere internettet, og til sidst gøre det muligt for dig at

* Glem alt om at slæbe din bærbare computer rundt. Uanset hvor du går, vil du øjeblikkeligt være i stand til at genskabe hele dit private computerarbejdsområde, program til program og dokument for dokument, på enhver internetterminal;

* undgå forstyrrelsen forårsaget af internetorme og vira - som i gennemsnit påførte 81.000 USD i reparationsomkostninger pr. virksomhed pr. hændelse i 2002 - fordi netværket selv vil opdage og knuse useriøse datapakker, før de får en chance for at sprede sig til dit kontor eller hjem ;

* øjeblikkeligt hente video og andre båndbredde-hogging data, uanset hvor mange andre brugere, der konkurrerer om de samme ressourcer;

* arkiver dine selvangivelser, digitale fotografier, familievideoer og alle dine andre data på tværs af selve internettet, sikkert og uforgængeligt, i årtier, så harddiske og skrivbare cd'er virker lige så hyggelige som 78 RPM-poster.

Disse forudsagte PlanetLab-innovationer - med potentiale til at revolutionere hjemmecomputere, e-handel og virksomhedsinformationsteknologipraksis - kan ikke inkorporeres i det eksisterende Net; det ville være for forstyrrende. I stedet bygger PlanetLab-forskerne, som kommer fra Princeton, MIT, University of California, Berkeley og mere end 50 andre institutioner, deres netværk på toppen af internettet. Men deres nye maskiner, kaldet smart nodes, vil i høj grad øge deres processorkraft og datalagringskapacitet, en idé, der hurtigt har fået støtte fra National Science Foundation og industriaktører som Intel, Hewlett-Packard og Google.

Siden starten i marts 2002 har PlanetLab forbundet 175 smarte noder på 79 steder i 13 lande med planer om at nå 1.000 noder inden 2006. Det er den nyeste og hotteste af flere storstilede forskningsindsatser, der har forsøgt at adressere internettets begrænsninger ( se Internettets genopfindelser ). Internettet har nået et plateau i forhold til, hvad det kan, siger Larry Peterson, en Princeton-datamatiker og indsatsens leder. Den rigtige ting at gøre er at starte forfra på et andet niveau. Det er ideen bag PlanetLab.

Netværket Er computeren, endelig

Som mange andre revolutioner er PlanetLab baseret på en forbløffende enkel idé, der har eksisteret i lang tid, fremskreden især af Sun Microsystems: flyt data og beregninger fra stationære computere og individuelle mainframes til selve netværket.

Men dette kan ikke lade sig gøre med nutidens internet, som består af basale maskiner, kaldet routere, efter procedurer fra 1970'erne til at bryde e-mail-vedhæftede filer, websider og andre elektroniske filer i individuelt adresserede pakker og videresende dem til andre maskiner. Ud over denne funktion er routerne dumme og ufleksible: de var ikke designet til at håndtere det computerniveau, der er nødvendigt for at f.eks. genkende og reagere på virusangreb eller flaskehalse andre steder i netværket.

PlanetLabs smarte noder er på den anden side standard-pc'er, der er i stand til at køre brugerdefineret software uploadet af brugere. Kopier af et enkelt program kan køre samtidigt på mange noder rundt om i verden. Hver node er tilsluttet direkte til en traditionel router, så den kan udveksle data med andre noder over det eksisterende Net. (Af den grund kalder computerforskere PlanetLab for et overlejringsnetværk.) For at styre alt dette kører hver node software, der deler maskinens ressourcer - såsom harddiskplads og processorkraft - blandt PlanetLabs mange brugere ( se Planetary Pie, nedenfor ). Hvis internettet er et globalt, elektronisk nervesystem, så giver PlanetLab det endelig hjerner.

Udbetalingen burde være enorm. Smartere netværk vil fremme en ny generation af distribuerede softwareprogrammer, der forhindrer overbelastning, spreder kritiske data og holder internettet sikkert, selvom de gør computerkommunikation hurtigere og mere pålidelig generelt. Ved at udvide netværket så hurtigt som muligt, siger Peterson, håber PlanetLab-forskerne at genskabe følelsen af ​​risikovillighed og eksperimentering, der regerede internettets tidlige dage. Men Peterson indrømmer, at fremskridt ikke kommer nemt. Hvordan får man en innovativ service ud på tusindvis af maskiner og tester den af?

Det hjælper, at netværket ikke længere kun er en forskningssandkasse, som det oprindelige internet var under dets udvikling; i stedet er det et sted at implementere tjenester, som enhver programmør kan bruge og hjælpe med at forbedre. Og en af ​​internettets originale arkitekter ser dette som et enormt spændende træk. Det er 2003, 30 år efter, at internettet blev opfundet, siger Vinton Cerf, der medudviklede internettets grundlæggende kommunikationsprotokoller som forsker ved Stanford University i begyndelsen af ​​1970'erne og nu er senior vice president for arkitektur og teknologi hos MCI. Vi har millioner af mennesker derude, som er interesserede i og i stand til at lave eksperimentel udvikling. Hvilket betyder, at det ikke burde tage lang tid at erstatte den Buick.

Lokkeorme

Akilleshælen på nutidens internet er, at det er et system bygget på tillid. Designet ind i nettet er antagelsen om, at brugere ved netværkets endepunkter kender og stoler på hinanden; det tidlige internet var trods alt et værktøj for et par hundrede regerings- og universitetsforskere. Det leverer pakker, uanset om de er legitime eller det elektroniske svar på brevbomber. Nu hvor internettet er eksploderet i den kulturelle mainstream, er denne antagelse klart forældet: Resultatet er en strøm af orme, vira og utilsigtede fejl, der kan vælte ind i økonomisk ødelæggende internet-dækkende opbremsninger og forstyrrelser.

Tag Code Red Internet-ormen, som dukkede op den 12. juli 2001. Den spredte sig hurtigt til 360.000 maskiner rundt om i verden og kaprede dem i et forsøg på at oversvømme Det Hvide Hus hjemmeside med meningsløse data - en såkaldt denial-of-service angreb, der kvæler legitim kommunikation. Oprydning af de inficerede maskiner tog systemadministratorer måneder og kostede virksomheder mere end 2,6 milliarder dollars, ifølge Computer Economics, en uafhængig forskningsorganisation i Carlsbad, Californien.

Takket være et PlanetLab-projekt, Netbait, kunne den slags scenarier blive en saga blot. Maskiner, der er inficeret med Code Red og andre orme og vira, udsender ofte probepakker, når de søger efter mere ubeskyttede systemer at inficere. Dumme routere passerer disse pakker, og ingen er klogere, før den virkelige invasion ankommer, og lokale systemer begynder at lukke ned. Men i teorien kunne det rigtige program, der kører på smarte routere, opsnappe sonderne, registrere, hvor de kommer fra, og hjælpe administratorer med at spore - og måske forebygge - en netværksinfektion. Det er præcis, hvad Netbait, udviklet af forskere hos Intel og UC Berkeley, er designet til at gøre.

I foråret viste programmet, hvordan det kan kortlægge en spredning af epidemi. Brent Chun, Netbaits forfatter, er en af ​​flere seniorforskere, der er tildelt PlanetLab af Intel, som hjalp med at starte netværket ved at donere hardwaren til de første 100 noder. Chun kørte Netbait på 90 noder i flere måneder tidligere i år. I midten af ​​marts opdagede den en seksdobbelt stigning i Code Red-prober, fra omkring 200 prober om dagen til mere end 1.200 - et følsomhedsniveau langt ud over en enlig standardrouter. Dataene indsamlet af Netbait viste, at en variant af Code Red var begyndt at fortrænge sin ældre fætter.

Som det viste sig, var der ringe trussel. Varianten viste sig ikke at være mere ondartet end sin forgænger, som midler nu er velkendte for. Men det større punkt var blevet gjort. Uden en global platform som PlanetLab som udsigtspunkt kunne spredningen af ​​en ny Code Red-stamme være gået uopdaget indtil meget senere, hvor administratorerne af lokale systemer sammenlignede noter. På det tidspunkt ville ethvert påkrævet svar have været langt dyrere.

Netbait betyder, at vi kan opdage mønstre og advare de lokale systemadministratorer om, at visse maskiner er inficeret på deres websted, siger Peterson. Det er noget, folk ikke havde tænkt over før. Ved at udsende advarsler, så snart det opdager probepakker, kunne Netbait endda fungere som et tidligt advarselssystem for hele internettet.

Netbait kan køre fuld tid på PlanetLab ved årets udgang, ifølge Chun. Forudsat at folk anser tjenesten for at være nyttig, vil den i sidste ende komme på radaren hos folk hos forskellige virksomheder, siger han. Det ville da være nemt, siger Chun, at tilbyde kommercielle internetudbydere abonnementer på Netbait, eller at licensere softwaren til virksomheder med deres egen verdensomspændende computerinfrastruktur, såsom IBM, Intel eller Akamai.

Trafikledere

Ligesom internettets arkitekter ikke forudså behovet for at forsvare sig mod hære af hackere, forudså de aldrig flash-skarer. Disse er skare af brugere, der besøger et websted samtidigt og overbelaster netværket, webstedets server eller begge dele. (Det mest berømte flash-publikum blev måske dannet under en Victoria's Secret lingeri-webudsendelse fra 1999, der var blevet promoveret under Super Bowl. Inden for få timer sendte seerne 1,5 millioner anmodninger til virksomhedens servere. De fleste nåede aldrig igennem.) Sådanne begivenheder - eller deres mere ondsindede fætre, denial-of-service-angreb - kan slå websteder ud, der ikke er beskyttet af et netværk som Akamais, der cacher kopier af kunders websteder på sine egne, vidt spredte private servere. Men spørgsmålet er, hvor mange kopier man skal lave. For få, og overbelastningerne fortsætter; for mange, og serverne er kvalt med overskydende kopier. En løsning, beskrevet i artikler udgivet i 1999 af de forskere, der fortsatte med at grundlægge Akamai, er simpelthen at sætte et fast tal.

I en ikke alt for fjern fremtid vil PlanetLab noder justere antallet af cachelagrede kopier i farten. Sådan fungerer det. Hver knude afsætter en del af sin processortid og hukommelse til et program designet af Vivek Pai, en kollega til Petersons i computervidenskabsafdelingen i Princeton. Softwaren overvåger anmodninger om sidedownloads og, hvis den opdager, at en side er i høj efterspørgsel, kopierer den til nodens harddisk, der fungerer som hukommelsen i en typisk webserver. Efterhånden som efterspørgslen vokser, cacher programmet automatisk siden på yderligere noder for at sprede belastningen og justerer konstant antallet af replikaer i henhold til sidens popularitet. Pai siger, at simuleringer af et denial-of-service-angreb på et PlanetLab-lignende netværk viste, at noder udstyret med Princeton-softwaren absorberede dobbelt så mange sideanmodninger, før de fejlede, som dem, der kører algoritmerne udgivet af Akamai-grundlæggerne.

Dette nye værktøj, kendt som CoDeeN, kører allerede på fuld tid på PlanetLab; alle kan bruge det, blot ved at ændre hans eller hendes webbrowsers indstillinger for at oprette forbindelse til en nærliggende PlanetLab-knude. Det er et igangværende arbejde, så tjenesten er endnu ikke helt pålidelig. Men Pai mener, at softwaren kan understøtte et netværk med tusindvis af noder, og til sidst skabe en gratis offentlig Akamai. Med dette værktøj ville internetbrugere være i stand til at få hurtigere og mere pålidelig adgang til ethvert websted, de vælger.

Men at forvise flash-skarer vil ikke i sig selv løse internetnedgange. Anden PlanetLab-software søger at angribe et mere subtilt problem: fraværet af et anstændigt motorvejskort over netværket. Gennem årene er internettet vokset til et uigennemsigtigt virvar af routere og backbone-links, der ejes af tusindvis af konkurrerende internetudbydere, de fleste af dem private virksomheder. Pakker går ind, de kommer ud, og der er meget lidt synlighed eller kontrol med, hvad der sker i midten, siger Thomas Anderson, en datalog ved University of Washington i Seattle.

En løsning er software kendt som Scriptroute. Udviklet af Anderson og hans kollegaer ved University of Washington, er det et distribueret program, der bruger smarte noder til at starte sonder, der blæser ud gennem bestemte områder af internettet og sender data tilbage om deres rejser. Dataene kan kombineres til et kort over de aktive links inden for og mellem internetudbyderes netværk - sammen med målinger af den tid, det tager for pakker at krydse hvert link. Det er som at have et luftbillede af et bymotorvejssystem. Anderson siger, at operatører hos internetudbydere som AOL og Earthlink, såvel som universiteter, kunne bruge Scriptroutes kort til hurtigt at diagnosticere og reparere netværksproblemer på et til tre år.

Sea Change

Det kan være lige så vanskeligt at holde data intakte som at overføre dem: Spørg enhver, der har efterladt en personlig digital assistent i et tog eller er blevet ramt af et harddiskstyrt. Det, der er nødvendigt, siger Berkeley-datamatiker John Kubiatowicz, er en måde at sprede data rundt på, så vi ikke behøver at bære dem fysisk, men så det altid er tilgængeligt, usårbart over for tab eller ødelæggelse og utilgængeligt for uautoriserede mennesker.

Det er den store vision bag OceanStore, et distribueret lagersystem, der også bliver testet på PlanetLab. OceanStore krypterer filer - hvad enten det er memoer eller andre dokumenter, finansielle poster eller digitale fotos, musik eller videoklip - og opdeler dem derefter i overlappende fragmenter. Systemet flytter konstant fragmenterne og replikerer dem på knudepunkter rundt om planeten. Den originale fil kan rekonstitueres fra blot en undergruppe af fragmenterne, så den er praktisk talt uforgængelig, selvom en række lokale noder fejler. PlanetLab-knudepunkter har i øjeblikket nok hukommelse til at lade et par hundrede mennesker gemme deres poster på OceanStore, siger Kubiatowicz. Til sidst ville millioner af noder være nødvendige for at gemme alles data. Kubiatowiczs mål er at producere software, der er i stand til at håndtere 100 billioner filer eller 10.000 filer for hver af 10 milliarder mennesker.

For at holde styr på distribuerede data tildeler OceanStore fragmenterne af hver enkelt fil deres egen ID-kode - et meget langt nummer kaldet Globally Unique Identifier. Når en fils ejer ønsker at hente filen, fortæller hendes computer en node, der kører OceanStore, om at søge efter de nærmeste kopier af fragmenter med det rigtige ID og samle dem igen.

Privatliv og sikkerhed er indbygget. En ejer, der ønsker at hente en fil, skal først præsentere en nøgle, der er blevet genereret ved hjælp af nu almindelige krypteringsmetoder og gemt i en adgangskodebeskyttet sektion af sin personlige computer. Denne nøgle indeholder så mange cifre, at det stort set er umuligt for andre at gætte det og få uautoriseret adgang. Nøglen giver adgang til OceanStore-mapper, der kortlægger navne, der kan læses af mennesker (såsom internet.draft) til at fragmentere ID-koder. ID-koderne bruges derefter til at søge i OceanStore efter de nærmeste kopier af de nødvendige fragmenter, som samles igen og dekrypteres. Og der er endnu et beskyttelseslag: ID-koderne genereres selv ud fra dataindholdet på det tidspunkt, indholdet gemmes ved hjælp af en sikker kryptografisk funktion. Ligesom krypteringsnøgler er koderne så lange (160 binære cifre), at selv nutidens mest avancerede supercomputere ikke kan gætte eller forfalske dem. Så hvis data hentet fra OceanStore har et uændret ID, kan ejeren være sikker på, at selve dataene ikke er blevet ændret eller ødelagt.

Kubiatowicz ser gerne, at OceanStore bliver et værktøj, der ligner DSL- eller kabelinternettjeneste, hvor forbrugerne betaler et månedligt adgangsgebyr. Sig, at du lige er kommet tilbage fra en tur, og at du har et digitalkamera fyldt med billeder, foreslår han. En mulighed er at lægge disse billeder på din hjemmecomputer eller skrive dem til cd'er. En anden mulighed er, at du lægger disse billeder ind i OceanStore. Du kopierer dem bare til en partition på din harddisk, og dataene replikeres effektivt på globalt plan. Den mulighed kan være tilgængelig inden for tre til fem år, forudser han, men i mellemtiden skal der ske to ting. Først skal hans team producere mere robuste versioner af OceanStore-koden. For det andet skal nogen give nok noder til at forstørre systemet til en nyttig skala. At nogen sandsynligvis vil være en privat virksomhed, der ønsker at gå ind i distribueret lagervirksomhed, forudser Peterson. Jeg kunne forestille mig, at OceanStore ville tiltrække den næste Hotmail-lignende startup som sin første kunde, siger han.

Ud over at levere distribueret, sikker opbevaring, kan OceanStore i sidste ende gøre hver computer til din personlige. På det næste udviklingsniveau kan den gemme hele dit computermiljø - din pc-skrivebord, plus alle de programmer, du kører, og alle de dokumenter, du har åbne på tværs af netværket og rekonstruere det efter behov, selvom du dukkede op på en internetterminal halvvejs rundt om i verden. Denne mulighed ville være nyttig for forretningsmanden på farten, for en læge, der pludselig har brug for at gennemgå et diagram, eller for en entreprenør, der ønsker at tilpasse en plan hjemmefra. Flere virksomheder arbejder på at realisere denne vision. Intel kalder det Internet Suspend/Resume, og Sun-forskere tester flere tilgange til desktopmobilitet. Men PlanetLab kunne levere den infrastruktur, der gør sådan teknologi mulig, ved at tilbyde et middel til at håndtere de store mængder data - måske titusvis af gigabyte - som personlige computerbrugere regelmæssigt kan stole på.

Tøjvask liste

Sådanne ideer kan virke radikale. Så igen, for bare ti år siden, gjorde e-handel det også. Spørgsmålet er nu, hvilken stor idé der vil udvikle sig til Google eller Amazon.com af det nye, smartere internet. Ved charter kan PlanetLab ikke bruges til profitskabende virksomheder, men virksomheder kan snart udspringe af den platform, det giver. Vi ønsker, at det skal være et sted, hvor du lader tjenester køre på lang sigt - hvilket bringer os meget tættere på det punkt, hvor en kommerciel måske ønsker at adoptere det eller kopiere det for profit, siger Peterson. Det kunne ske, hvis de eksperimenter, der kører nu, sammen med de metoder, der udvikles for at holde netværket i drift, giver en pålidelig model for fremtidige intelligente netværk. Vi ved ikke, hvor den næste store idé skal komme fra, siger Peterson. Vores mål er blot at give spillebanen.

PlanetLabs tidlige industrisponsorer, såsom Intel og Hewlett-Packard, kan være blandt de første til at hoppe ind. HP Labs i Palo Alto, Californien, installerede for eksempel 30 PlanetLab-knuder i juni og planlægger at bruge netværket til at teste teknologier. som snart kan blive til produkter. Et eksempel: software udviklet af forsker Susie Wee, der bruger et CoDeeN-lignende distributionsnetværk til at levere streaming af video i høj opløsning til mobile enheder. Målet er at undgå spild af båndbredde, og Wee's software ville gøre netop det ved at streame f.eks. video af en major-league baseballkamp til en enkelt lokal node og derefter opdele dataene i separate streams optimeret til skærmopløsningerne for forskellige seere. enheder - uanset om det er stationære pc'er, trådløse bærbare computere, PDA'er eller mobiltelefoner. HP eller dets licenstagere kunne bringe en sådan service på markedet inden for to år, siger Wee. Projekter som dette, siger Rick McGeer, HP Labs' videnskabelige forbindelsesled til en række universitetsbestræbelser, betyder, at PlanetLab ikke kun er en stor eksperimentel testleje, det er et sted, hvor du kan se den påviselige værdi af tjenester, du ikke får. på dagens internet.

Internettets genopfindelser

PlanetLab sigter mod at transformere nutidens dumme, enkle internetkommunikationssystem til et smartere og meget mere fleksibelt netværk, der kan afværge orme, gemme enorme mængder data med perfekt sikkerhed og levere indhold med det samme. Sådan passer det ind i en lang tradition af akademiske og statslige forskningsprojekter, der udviklede grundlæggende netværks-, transmissions- og distribuerede computerteknologier.

1969	ARPANET Det første store forsøg på at bruge computere til kommunikation, og prøvepladsen for de standarder, der ville komme til at definere internettet. Bygget af universiteter og teknologivirksomheder med finansiering fra det amerikanske forsvarsministeriums Advanced Research Projects Agency (nu DARPA).
1973-1983	Internettet Et netværk af mindre netværk, hvor computere udveksler pakker med data formateret og adresseret i henhold til henholdsvis Transport Control Protocol og Internet Protocol (TCP/IP), som blev udtænkt i 1973 og officielt erstattede ARPANETs protokoller i januar 1983.
1992	MBone Multicast Backbone: et system, der giver mange mennesker mulighed for at se den samme information i realtid, såsom videoudsendelser, over internettet. Skabt af medlemmer af Internet Engineering Task Force i 1992 for at overvinde begrænsningerne ved standard internetprotokoller, som kan dirigere en given datapakke til kun én destination.
nitten seksoghalvfems	Internet 2 Et konsortium af mere end 200 universiteter, der har skabt Abilene, et netværk af højtydende routere og fiberoptiske links. Abilene er i stand til at transmittere en hel DVD-film på omkring 36 sekunder, så meget som 3.500 gange hurtigere end en typisk hjemme-DSL- eller kabelforbindelse. Nettet En samling af offentlige og private organisationer og projekter, der bruger software udviklet ved det amerikanske energiministerium og University of Southern California til at forbinde spredte supercomputere, videnskabelige instrumenter og datalagringsfaciliteter til et gitter, der kan tage sig af hårde beregningsproblemer-lignende screening for nye lægemiddelmolekyler.
2000	Abonnent The Active Network Backbone: et netværk bygget til at teste effektiviteten af ​​aktivt netværk, hvor netværket er strippet for næsten al intelligens - selv den grundlæggende software til videregivelse af beskeder, der kører på nutidens internet - og pakker med data indeholder al software og instruktioner nødvendige for at levere sig selv til deres destinationer. Finansieret af DARPA og skabt af SRI International, et privat forskningsinstitut i Menlo Park, CA, og University of Southern California.
2002	PlanetLab En indsats fra akademiske og virksomheders netværksforskere for at udvide og i sidste ende erstatte nutidens dumme internet med et meget smartere netværk, der er i stand til at overvåge sig selv for orme og vira, afhjælpe flaskehalse automatisk og gøre personlige computermiljøer bærbare til enhver terminal på jorden.

skjule