4 Oplossingen voor het internet in 2020

Het internet heeft een stormachtige ontwikkeling doorgemaakt. Wat ooit begon als een soort hobby-project voor professoren in universitaire laboratoria, groeide uit van een staatsveiligheidsoplossing (DARPA) tot een wereldwijd netwerk dat de meeste mensen nu simpelweg kennen als ‘het Web’. Misschien is het onvermijdelijk dat dit netwerk zo langzamerhand in zijn voegen begint te kraken. Met patches als de overstap naar IPv6 valt nog heel wat te rekken en te redden, maar zou het niet verstandiger zijn, nu het belang en de betekenis van het internet zo oneindig veel groter zijn geworden, om die hele infrastructuur eens grondig te hervormen?

Over hoe dat er dan uit zou moeten zien is en wordt druk gesproken, maar in de Verenigde Staten is men inmiddels al een stap verder. De Amerikaanse National Science Foundation (NSF) heeft onlangs 32 miljoen dollar aan beurzen weggezet bij een aantal universiteiten, met als doel het hele internet opnieuw te ontwerpen, van het routingsysteem aan de basis tot de beveiligingsarchitectuur, en met de opkomst van cloud computing en de sterk toenemende mobiliteit in het achterhoofd. Het gaat om projecten die elk drie jaar lang moeten lopen en die gebruik zullen maken van GENI, de Global Environment for Network Innovations, een enorme virtuele proeftuin (internationaal de grootste in zijn soort) die door de NSF met dit specifieke doel in het leven is geroepen.

Om een beeld te krijgen van de ontwikkelingen waarmee binnen dit raamwerk wordt geëxperimenteerd, beschrijven we hier de projecten die door het Directorate for Computer and Information Science and Engineering (CISE) van het NFS worden gesponsord:

Named Data Networking (NDN): Dit project richt zich op de centrale rol van het huidige internet bij de creatie en verspreiding van content, in tegenstelling tot het traditionele client-servermodel waaruit het is voortgekomen en dat vooral gericht was op het leggen van verbindingen. NDN maakt gebruik van een “drastisch gewijzigde” benadering van routing in vergelijking met het huidige IP-systeem, zegt Patrick Crowley van de School of Engineering & Applied Science aan de universiteit van Washington. “Het is een radicale verandering, maar wel een waarvan we verwachten dat het een kwalitatief gezien betere methode is om overbodig netwerkverkeer te reduceren, communicatie te beveiligen en zeer grote aantallen draadloze en mobiele apparaten mogelijk te maken.”

De NDN-architectuur gaat uit van de gedachte dat de huidige focus op het “waar” (adressen, servers, hosts) moet verschuiven naar “wat”, namelijk de content waar gebruikers en applicaties wat mee willen. Het huidige internet zorgt voor een min of meer veilig communicatiekanaal tussen twee punten, terwijl NDN de content beveiligt en van context voorziet. Het betrouwbaarheidsvraagstuk verschuift daardoor van betrouwbare hosts en servers naar de data zelf.

MobilityFirst: Dit project, waaraan wordt gewerkt door een team van negen universiteiten en enkele partners uit de industrie, richt zich op de optimalisatie van het internet voor gebruik met mobiele apparaten. Het wordt geleid door Dipankar Raychaudhuri, professor aan het Wireless Information Network Laboratory van de Rutgers universiteit in New Jersey. Zijn team werkt aan een geheel nieuwe netwerk architectuur (zie ook clean slate) die op het internet ruimte moet vrijmaken voor miljarden mobiele apparaten, van smartphones tot tablets. Het internet zal betere ondersteuning moeten bieden voor applicaties die gebruikmaken van geografische gegevens, maar ook voor interactie tussen machines onderling, zegt Raychaudhuri. “Het doel is het mobiele internet deugdelijk, beschikbaar, veilig en betrouwbaar te maken,” schrijft hij. Daarbij wordt mobiliteit de norm, in plaats van de uitzondering. De architectuur maakt bijvoorbeeld gebruik van “generalized delay-tolerant networking” (GDTN), waardoor het netwerk ook stabiel blijft als verbindingen wegvallen.

Nebula: Inderdaad, dat betekent ‘cloud’ in het Latijn. Dit project wordt geleid door Jonathan Smith van de universiteit van Pennsylvanië en wordt ondersteund door onderzoekers van Cisco. Het richt zich op betrouwbare cloud computing op internationale schaal.

De achterliggende visie is dat data-opslag en –verwerking in de toekomst hoofdzakelijk in datacentra zal plaatsvinden, waarbij de datacentra onderling verbonden zijn via een supersnel, extreem betrouwbaar en beveiligd backbone netwerk. “Beveiliging en privacy zijn grote uitdagingen voor het opkomende cloud computing model. De Nebula-architectuur richt zich op beveiligingsuitdagingen in het netwerk met nieuwe benaderingen van betrouwbaarheid, beschikbaarheid, vertrouwelijkheid en andere systeemeigenschappen,” schrijft Smith.

eXpressive Internet Architecture (XIA): Dit project heeft ten doel de veiligheid en betrouwbaarheid van het internet te verhogen – belangrijke onderwerpen voor zowel individuele gebruikers als regeringen die zich zorgen maken over cyberoorlogsvoering.

“Het huidige internet is onmisbaar voor het functioneren van onze economie en maatschappij, maar staat onder enorme druk nu aanvallen op het netwerk steeds geavanceerder worden en er voortdurend nieuwe toepassingen ontstaan,” zegt Peter Steenkiste, professor in de computerwetenschappen aan de Carnegie Mellon universiteit en hoofdonderzoeker van het XIA-project. “Er ligt veel wijsheid in het huidige internet, en dat willen we vasthouden. Maar bepaalde delen vertonen duidelijke gebreken die niet stapsgewijs kunnen worden opgelost.”

Het team verwacht binnen een jaar een prototype online te hebben, waarin het zal proberen hash-waarden te gebruiken om documenten op het netwerk te identificeren, en gebruik te maken van een vinding die het Accountable Internet Protocol wordt genoemd, waarmee public key cryptografie wordt ingevoerd voor websites. XIA zal, net als het NDN-project, bovendien de prestaties van het internet proberen te verbeteren door datapakketjes op content in plaats van locatie te adresseren, waardoor naar verwachting het totale netwerkverkeer sterk kan worden teruggebracht.