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Redes Tolerantes a Atrasos e a Interrupções – Uma Breve Introdução
By Dr. Stephen Farrell
Por vezes as tecnologias de redes padrão simplesmente não funcionam no contexto de desafio das comunicações – particularmente imposto pelas usuais falhas operacionais. Por exemplo, uma orbita em torno de Marte não pode utilizar os protocolos padrão da internet, devido à latência envolvida – a ligação é restringida pelos tempos de ida e volta que variam entre os 4 e os 20 minutos. Contudo, até na Terra os utilizadores, por vezes, ficam sem acesso a qualquer tipo rede de comunicação quer seja por razões físicas ou económicas. Como exemplo, os pastores de renas envolvidos no projecto N4C podem estar a 50km de qualquer infra-estrutura de rede e geralmente não podem fazer uso das comunicações por satélite por razões de custo.
Contudo no mesmo ambiente de desafio, as redes com tolerância a atrasos e interrupções podem providenciar algum nível de conectividade estável. Não obstante de que esta não é o tipo de Internet que na última década nos temos vindo cada vez mais a habituar. No caso do N4C, os dados relativos ao pastoreio remoto das renas pode ser transferido para a Internet via helicóptero, que serve as comunidades remotas noutras necessidades. No espaço de tempo em que é fornecido conectividade deste tipo, a latência envolvida encontra-se pior do que no caso de Marte com um tempo de ida e volta medido em dias ou semanas.
Para além deste exemplo, existem muitos outros exemplos onde é possível tirar partido das DTN’s em ambientes remotos e inóspitos, desde redes para tácticas militares até aplicações para desenvolver regiões, ou mais geralmente, sensores de rede espaçados nos ambientes de desafio.
Há 10 anos atrás, muitos engenheiros, principalmente da NASA JPL, em conjunto com outros membros da comunidade da internet (em particular da Vint Cerf) começaram a desenvolver esforços no sentido de desenvolver um conjunto de protocolos com capacidade de operar nestes ambientes de desafio.
Hoje, este trabalho é principalmente realizado por academias e por comunidades de investigação governamental, mas com a regulação do grupo Internet Research Task Force (grupo de investigação da tecnologia DTN, ou DTNRG, http://www.dtnrg.org/ ), actuando como um ponto central onde as especificações dos protocolos podem ser aprovados e no qual também é permitido à comunidade DTN actualizar-se regularmente e partilhar informação acerca de desenvolvimentos correntes.
Até à data, a DTNRG tem desenvolvido e documentado uma arquitectura e um conjunto de protocolos para a utilização nas redes de desafio (para mais detalhes, ver bibliografia abaixo).
O principal protocolo para as DTNs é o denominado “bundle protocol”, assim, como o nome sugere, “bundle” é a denominação dada ao conjunto de dados formados por dados de aplicações e de controlo de informação inseridos no mesmo pacote. Assim com recurso e este protocolo, as comunicações envolvendo áreas remotas não requerem múltiplas idas e voltas antes dos dados de aplicação serem transferidos (um dos principais problemas inerentes ao uso dos protocolos padrão da Internet).
O outro protocolo é denominado de “Licklider Transmission Protocol” (LTP) e tem como principal utilidade a possibilidade de estabelecimento de ligações com uma latência extremamente elevada, estas são encontradas em comunicações com o espaço longínquo (de qualquer modo pode ter também utilidade nas redes de sensores terrestres).
O trabalho corrente no DTNRG está focado na segurança e na fiabilidade do endereçamento com o “bundle protocol” e em como melhorar a nossa percepção dos assuntos expostos quando se utiliza os protocolos DTN nos testes e nos cenários de redes reais. Por exemplo, encontrar os nomes a utilizar pelas várias entidades na DTN pode ser um desafio – se um nó está fisicamente em movimento, então por vezes este pode estar fora de alcance e outros nomes são correntemente utilizados na infra-estrutura local. De facto, esta é uma área onde o N4C está expectante para implementar o seu uso geral para as comunidades DTN, após o N4C serão resolvidos muitos destas questões de implementação e as suas soluções esperaremos que sejam amplamente aplicadas.
As DTNs são somente um aspecto de um amplo conjunto de esforços de conexão para a engenharia, uma Internet futura terá muitos, muitos utilizadores e dispositivos que irão comunicar nas próximas décadas. Com o pensamento no futuro, as DTNs podem primeiramente considerar a escala da implementação partindo do conjunto de protocolos da Internet (TCP/IP), que já são implementados em biliões de sistemas em todo o mundo com biliões de mensagens transferidas diariamente e n-bytes (principalmente gerados pelos utilizadores) de dados armazenados.
Uma possível consequência é que a tecnologia DTN possa ser distribuída em massa como um constituinte padrão (standard) do conjunto de protocolos (stack) dos dispositivos de rede, para ser usada quando esses dispositivos são aplicados no contexto das redes de comunicação assíncrona (redes DTN).
Uma outra possibilidade para a tecnologia DTN é que só seja implementada onde as comunicações de desafio são de alta prioridade. O trabalho do DTNRG tem certamente o objectivo de obter soluções – mas prever o percurso é um exercício muito incerto.
A tecnologia DTN encontra-se num estado de desenvolvimento com maturidade suficiente (por exemplo, existem referencias de implementações disponíveis “open-source”) para se começar a realizar modestas instalações, em locais onde as redes para ambientes de desafio são uma prioridade. Destas pequenas implementações (como as que o N4C tem em vista), esperamos melhorar o conhecimento de como a DTN pode cumprir a promessa de se tornar um standard da Internet do futuro.
Burleigh, S., Ramadas, M., and Farrell, S., “Licklider Transmission Protocol – Motivation”, Internet RFC 5325, September 2008.
Cerf. V., et al., “Delay-tolerant Networking Architecture”, Internet RFC 4838, April 2007.
Farrell, S., and Cahill, V., “Delay and Disruption Tolerant Networking”, ISBN 1-59693-063-2, Artech House, 2006.
Scott, K., and Burleigh, S., “Bundle Protocol Specification”, Internet RFC 5050, November 2007.
O Dr. Stephen Farrell é um investigador da Trinity College Dublin. O Dr. Stephen investiga e ensina principalmente conceitos relacionados com redes tolerantes a atrasos e interrupções e a sua segurança. Anteriormente, trabalhou na indústria durante 16 anos como arquitecto de produto para uma subsidiária da Siemens e como director de investigação para a Baltimore Tecnologies.
Em conjunto com Vinny Cahill, Stephen recentemente escreveu o primeiro livro acerca de redes com tolerância a atrasos e interrupções.
