Danny O'Brien. Maištininkų tinklas
teorija
     Šiaurės Londono Highgate rajonas, vos keli žingsniai nuo Karlo Marxo kapo. Čia gyvenantis programuotojas Jonas Andersonas kuria šiuolaikinės revoliucijos planus. Kol didžiosios kompanijos konkuruoja tarpusavyje spausdamos iš savo klientų pinigus už bevielio Interneto prievadus, Andersonas sumanė grąžinti internetą žmonėms. Jo ambicijos išties nemažos - teikti pigiau grybo kainuojančią plačiajuostę bevielio interneto prieigą visur, kur jos reikia. Pats Karlas Marxas didžiuotųsi tokios idėjos revoliucingumu.

     Andersonas planuoja pasitelkti dvi jau egzistuojančias technologijas. Pirmoji yra dažnai aptariama, bet vis dar kontraversiška kilpinio (mesh) tinklo idėja. Tai yra technologija, leidžianti sukurti save organizuojančias kompiuterių sankaupas. Kompiuteriai patys rišasi vienas su kitu ir nėra jokios centrinės tarnybos. Visa tai būtų galima pavadinti organizuota anarchija.

     Antroji technologija yra Wi-Fi standartas, skirtas bevieliams vietinio ryšio tinklams (WLAN), leidžiantis kiekvienam nebrangią Wi-Fi plokštę turinčiam kompiuteriui prisijungti prie tinklo be jokių laidų ir net neturint fiksuotos kompiuterio vietos. "Tereikia, - sako Andersonas, - suderinti abi technologijas ir gausime erdvėje neribotą tinklą, kuris organiškai augs ten, kur jo reikia, ir tada, kai jo prireiks".

                         
                                                                     Ryšio užmezgimas tinkle

     Kilpiniame tinkle kiekvienas mazgas yra kaimyniniuose tinkluose pasiųstų duomenų perdavimo tarpininkas. Naujam mazgui tereikia surasti vieną netoli esantį mazgą ir pradėti su juo keistis duomenimis. Pastarasis perduos visas žinutes likusiai tinklo daliai ir naujokui persiųs jam skirtus atsakymus. Mazgai gali turėti daugiau kaip vieną kaimyną, tie kaimynai gali keistis, bet visada galios auksinė taisyklė - kiekvienas mazgas yra savo kaimynų duomenų perdavimo tarpininkas.

     Šiuo metu susidomėjimas kilpiniais tinklais yra labai išaugęs. Telekomunikacijų kompanijoms jie patinka dėl to, kad galima gana nebrangiai pasiekti toli nuo stočių nutolusius vartotojus. Tokios kompanijos kaip Nokia Suomijoje ar Radiant Networks Anglijoje kuria ant namų stogų įrengiamų plačiajuosčio ryšio mazgų modelius. Kalifornijos universiteto Los Angeles mieste mokslininkai kilpiniu tinklu sujungė išsklaidytus aplinkotyros sensorius, registruojančius universiteto pastatus veikiančias seismines bangas. Šių metų pradžioje JAV armija bandė kilpinį tinklą Irake veikusios 4-osios pėstininkų divizijos kovos mašinose, kurias sujungęs ryšio tinklas plėtėsi tokiu greičiu, kokiu kariuomenė judėjo į priekį.

     Nepaisant to, visi iki šiol buvę kilpiniai tinklai likdavo tik eksperimentiniais ir labai brangiai kainavo. Microsoft šefas Billas Gates yra pasakęs, jog tikisi kilpinių tinklų įsitvirtinimo po 5 metų; Intel pranašauja 3 metus. Ne anksčiau. Kaip ir Marxo kurtų idealios teorijos planų atveju, kilpinių tinklų teorija yra gana paprasta, bet jos įgyvendinimas labai sudėtingas.

     - Jei būčiau nujautęs kaip tai sunku padaryti, tikriausiai nebūčiau net pradėjęs, - prisipažįsta Andersonas.

     Prieš dvejus metus į Andersoną kreipėsi kompiuterių technikos konsultantas Geoffas Jukes ir pasiūlė jam išspręsti įdomią problemą. Jukes nusprendė kraustytis iš Londono ir apsigyventi viename Devono kaime. Telekomunikacijų bendrovė BT pareiškė, kad jai neverta atnaujinti kaimiškų sričių telefono stočių diegiant jose ADSL linijas. Jukes sugundė kilpinio tinklo idėja ir jis paprašė Andersono sukurti tokio tinklo prototipą.

     Andersonas buvo patyręs tinklų žinovas, bet apie kilpinius tinklus jis nežinojo nieko. Nepaisant to, jis sutiko ir sėdo skaityti literatūros tuo klausimu.

     Yra daugiau negu 70 skirtingų duomenų paketų maršrutizavimo kilpiniais tinklais schemų. Laidiniame Internete tokių rastume tris-keturis. Tradiciškai optimalus duomenų paketo maršrutizavimo algoritmas randamas pasitelkiant kompiuterinį modeliavimą, bet bevielius kilpinius tinklus modeliuoti labai sunku.

     Elizabeth Belding-Royer iš Kalifornijos universiteto kompiuterijos skyriaus Santa Barbaroje yra viena iš schemos "Ad hoc On Demand Distance Vector" (AODV), pirmaujančios tarp minėtųjų 70, autorių. "Mūsų patirtis rodo, - sako ji, - kad laboratorinių bandymų rezultatai dažniausiai puikiai sutampa su kompiuteriniu modeliavimu. Bet tada, kai bandymų, kurie yra atliekami lauko sąlygomis, rezultatai nesutampa nei su laboratoriniais, nei su modeliavimo rezultatais, modelis pasikeičia dėl paprasčiausių dalykų, pavyzdžiui, dėl to, kokiame aukštyje virš žemės yra įrengtas bevielio ryšio prietaisas".

     Bevielių tinklų darbą gali įtakoti viskas: landšafto nelygumai, oro sąlygos, trukdančių prietaisų, tokių kaip mikrobangės krosnelės, buvimas, antenų forma ir kryptis, netgi jas maitinančių akumuliatorių galia. Dar blogiau: patys maršrutizavimo protokolai gali veikti tinklo charakteristikas. Duomenų perdavimo kokybę gali įtakoti ir gretimi tinklo mazgai.

     Kadangi tinkle nėra jokio centrinio kontrolerio, mazgai privalo "tartis" vieni su kitais dėl galimų maršrutų - tai irgi bus papildomas potencialaus tinklo užkimšimo duomenų srautais šaltinis. Jei bus "tariamasi" labai daug - tinklas užsikimš, jei apsikeitimas informacija bus nepakankamas - nei vienas paketas nepasieks savo adresato ir iš puikiojo tinklo bus tiek pat naudos, kiek ir iš penkmečio planų.

     Pasirinkimų buvo tiek daug, jog Andersonui neliko nieko kito kaip pačiam imtis eksperimento. Jis pradėjo bandyti savo eksperimentinius tinklus kuo keistesnėse vietovėse, kuo įvairesniuose deriniuose. Jis norėjo patikrinti, kaip tinklas elgsis tuo atveju, kuomet mazgo signalas pasidaro toks silpnas, kad su juo bendraujantis kitas mazgas jo nebegirdi. Galiausiai jam pavyko sukurti kelias improvizuotas koncepcijas, kurios atrodė veikiančios.

     Visais atvejais Andersonas rinkdavosi ne teorinį purizmą, bet praktiškumą. Jis pasirinko protokolą AODV, kuris, atsižvelgus į praktinius reikalavimus, buvo šiek tiek modifikuotas. Taip atsiradusią maršrutizavimo schemą jis sudėjo į vientisą programinį paketą, kurį pageidaujantiems pradėjo dalinti veltui. Jis taip pat pradėjo gaminti specializuotus kompiuterius (pavadintus MeshBox) su Wi-Fi plokštėmis ir iš anksto instaliuota savąja programine įranga.

     Jukes ir Andersonas iš savo MeshBox tikisi labai daug. Atskirų kaimų sujungimas į tinklą buvo tiktai pradžia. Po to jie nori sujungti kaimus ir sukurti dar didesnį tinklą. Toks tinklas beveik galėtų apsieiti be Interneto paslaugų tiekėjų. Jeigu didesnė Interneto dalis prisijungtų prie kilpinio tinklo, laidinio tinklo būtų galima atsisakyti. Internetas ištrūks į laisvę.

     Dalis ekspertų abejoja, ar įmanoma sukurti didelius kilpinius tinklus naudojant bevielio ryšio Wi-Fi sistemas. Wi-Fi sėkmė ir pigumas didele dalimi priklauso nuo to, ar sėkmingai jam pavyksta imituoti Ethernetą - tradicinį laidinio ryšio tinklą. Ethernetą išplėsti pavyko gana neblogai. Bet tai, kas tinka laidiniam tinklui, nebūtinai bus geriausias techninis sprendimas dideliam bevielio ryšio tinklui. Panagrinėkime, pavyzdžiui, ginčų problemą. Jie įvyksta tada, kai du mazgai bando siųsti duomenis tuo pačiu metu. Nesiėmus jokių priemonių, mazgai paskandins vienas kitą siunčiamuose duomenyse ir tinklas bus užkimštas. Laidiniuose tinkluose tokie ginčai kartojasi gana dažnai: kai turite daug terminalų, prijungtų prie Etherneto tinklo, visiems jiems teka dalintis tą patį kabelį. Etherneto išradėjas Robertas Metcalfe šią problemą išsprendė 1976 m. Kuomet kompiuteris nori pasiųsti duomenis Ethernetu, jis pradžioje pasitikrina, ar nėra kitų kompiuterių. Išgirdus "kalbant" kitą mašiną, abiem tenka susitarti nutraukiant perdavimo seansą ir pradėti jį iš naujo šiek tiek palaukus. Jeigu jie vėl susidurs, bus vėl sustojama ir šįkart palaukiama kiek ilgiau. Tokio mandagaus "susitarimo" rezultatas: kiekvienas kompiuteris įgauna vienodas galimybes "paimti mikrofoną į rankas".

     Wi-Fi irgi bandoma naudoti tokią pat koncepciją, tik šiuo atveju ji jau nebeveikia taip gerai. Bevieliame tinkle ne visi kalba vienodu garsu. Garsus mazgas - tas, kuris bus arčiau klausytojo - gali visiškai nuslopinti tolesnį mazgą to net nepastebėdamas. Kuomet ateis laikas įsijungti, tylesniam mazgui teks kantriai laukti ilgiau už tą, kurio signalas stipresnis.

     Dalis ryšių įrangos gamintojų padarė išvadą, kad Wi-Fi niekada netaps tinkama kilpinių tinklų su daug mazgų ir intensyviais ryšių srautais infrastruktūra. Jie ėmėsi kurti alternatyvias technologijas, tokias kaip standartas IEEE 802.16, kurį Nokia naudoja savo pirmajame kilpiniam tinklui skirtam aparatinės įrangos komplekte.

     Tokie tinklai nėra skirti mėgėjams ar kovos su laidiniais tinklais entuziastams. Jų įranga kainuoja apie dešimt kartų daugiau už standartinį Wi-Fi rinkinį. Jie visų pirma skiriami laidinių tinklų savininkams: Interneto paslaugų tiekėjams ir telekomams.

     Nei Andersonas, nei jo klientai daug pinigų neturėjo. Jie priprato prie Wi-Fi būdingų trūkumų. Andersonas teigia, kad praktikoje skirtingų mazgų siunčiami paketai susiduria gana retai, be to, šią problemą nesunku įveikti pakeitus mazgų vietą arba įrengus keletą papildomų mazgų.

     Gal būt, Andersono kilpinis tinklas ir nėra teoriškai idealus, o pats Wi-Fi, ko gero, nėra tinkamiausia pasaulyje kilpinių tinklų įranga. Bet ji jau egzistuoja ir Andersono pasiūlytais tinklais jau naudojasi tūkstančiai vartotojų, siunčiančių jam savo pasiūlymus, kaip tuos tinklus reikėtų toliau tobulinti. Be to, Wi-Fi galima atrasti beveik visur, todėl tokius tinklus gali įsirengti kiekvienas, juos tobulinti gali visi.

     Šiuo metu didžiausios tokių "liaudiškų" tinklų vystymosi kliūtys jau ne techninės, o socialinės.

     Pavieniai Wi-Fi mazgai visomis kryptimis gali veikti toliausiai kelis šimtus metrų; jie geriausiai funkcionuos tiesioginio matymo zonoje. Taigi, kilpiniam tinklui kiekviename kvartale prireiks įrengti po mazgą, o tai reiškia, kad reikės surasti daug tokio tinklo entuziastų. Kaimiškose vietovėse tokie tinklai gal ir bus geriausias sprendimas. Bet miestuose kilpinis tinklas tik nesėkmingai kovos su pigiomis plačiajuosčio laidinio ryšio alternatyvomis.

     Andersonui taip ir nepavyko sukurti kilpinio tinklo savo kvartale. Na, bet ir Marxo revoliucija juk neprasidėjo Highgate.

     Versta iš: Danny O'Brien. Rebel Network. The New Scientist, 11 October 2003.
     http://rtn.elektronika.lt

 

Pridėti komentarą

Saugos kodas
Atnaujinti