Jaki kształt ma internet?

Poważnym problemem okazał się sposób wizualizacji tak dużej ilości danych (informacje gromadzone były okresowo i przechowywane w przygotowanych do tego celu bazach danych). Bazy te są dostępne na stronach WWW projektu, a format danych dokładnie opisany.

Firma Lumeta Corporation stworzyła na bazie projektu komercyjny produkt - IPsonar. Aplikacja ta gromadzi informacje służące wizualizacji globalnej sieci, biorąc pod uwagę następujące czynniki: topologia sieci (analiza na poziomie routerów i łączy), przestrzeń adresów (analiza na poziomie hostów), informacje o atrybutach znajdujących się w sieci maszyn (device fingerprint), takich jak typ urządzenia, rodzaj systemu operacyjnego, lista uruchomionych usług itp. Ponadto gromadzone są informacje o maszynach z nieautoryzowanymi połączeniami z internetem (leaks).

Jaki kształt ma internet?

Topologia internetu na poziomie systemów autonomicznych (CAIDA). Prezentowana mapa ma jedynie charakter poglądowy. Wysokiej jakości mapy CAIDA w postaci plakatów można zakupić w sklepie internetowym (www.caida.org).

Warto również wspomnieć o projekcie, którego autorem był jeden człowiek - Barett Lyon, a który powstał... w jeden dzień! Zaczęło się od zakładu, a skończyło na poważnym, choć niskobudżetowym projekcie o nazwie Opte (http://www.opte.org ). Barett wykorzystał program traceroute do wizualizacji tras routingu i skupił się na sprawdzaniu adresów IP z klasy C. Aktualizacja mapy jest szybka - skanowanie całej sieci trwa dobę (194 polecenia traceroute na sekundę). Dzięki temu możliwe jest badanie dynamiki globalnej sieci i jej reakcji na zdarzenia (np. awarie). Proces rysowania mapy podzielony jest na etapy. Wyznaczenie zgrubnej mapy internetu to kwestia minut, jednak uzyskanie obrazu w wysokiej rozdzielczości wraz z detalami trwa znacznie dłużej.

Niekwestionowanym liderem wśród organizacji zajmujących się badaniem i analizą infrastruktury internetu jest CAIDA (The Cooperative Association for Internet Data Analysis). Efektem działalności naukowej i komercyjnej są aplikacje wspomagające pomiary parametrów w rzeczywistej sieci, narzędzia do analizy tablic współczesnych protokołów routingu oraz programy służące gromadzeniu danych o topologii internetu i wizualizacji.

CAIDA zaproponowała ciekawy sposób wizualizacji rzeczywistej sieci na poziomie systemów autonomicznych. Okrąg jest rzutem kuli ziemskiej, przeciętej wzdłuż równika. Na okręgu opisano długości geograficzne oraz "zasięg" poszczególnych kontynentów. Punkty wewnątrz okręgu to systemy autonomiczne. Kolor łączy odzwierciedla stopień systemu autonomicznego, czyli liczbę łączy z niego wychodzących - od najniższego (kolor niebieski) do najwyższego (kolor żółty).

Modelowanie internetu

Jaki kształt ma internet?

Mapa internetu uzyskana w projekcie Opte. Kolorami oznaczono domeny najwyższego poziomu.

W pracach związanych z badaniami nowych algorytmów i protokołów sieciowych potrzeba właściwego doboru modelu rzeczywistej sieci transportowej. Szczególnym przypadkiem takiej sieci jest internet, bo w niej działa większość protokołów routingu. Nowe rozwiązania, przed implementacją w rzeczywistej sieci, są testowane z wykorzystaniem wygenerowanych syntetycznie struktur w symulacjach komputerowych.

Internet cechuje jednak duża dynamika zmian. Nie sposób wręcz uchwycić chwilowej mapy sieci, gdyż nawet w trakcie skanowania i pobierania danych o sieci ulega ona zmianom - węzły sieci są dołączane, odłączane, sieć ulega awariom itp. W zastosowaniach inżynierskich i naukowych do modelowania sieci wykorzystuje się znane z matematyki grafy, których właściwości dobiera się tak, aby modelowały właściwości rzeczywistej sieci. Znajomość tych parametrów pozwala wygenerować graf, którego struktura zawsze będzie przypominać chwilową mapę internetu.

Osobne zagadnienie stanowi sposób reprezentacji węzłów sieci - można ją analizować jako graf płaski (np. na poziomie systemów autonomicznych), albo jako strukturę hierarchiczną (odzwierciedlając system połączeń międzydomenowych i budowę każdej z domen).

Wielu inżynierów zajmujących się implementacją i testowaniem protokołów sieciowych, bądź też rozwiązujących zagadnienia optymalizacyjne w sieciach, w pewnym momencie napotyka problem doboru właściwych struktur sieciowych, w których można testować wspomniane rozwiązania. Ręczne tworzenie struktury połączeń jest nieefektywne (zwłaszcza gdy sieć ma kilka tysięcy węzłów), a losowo wygenerowane sieci nie zapewniają spójności struktur.

Istnieje jednak wiele narzędzi, których zadaniem jest generowanie topologii sieci z wykorzystaniem znanych metod generacyjnych, stanowiących swoiste wsparcie dla tak popularnych narzędzi symulacyjnych, jak Network Simulator ns-2 czy Opnet.

Jaki kształt ma internet?

Typowy losowy graf płaski modelujący rzeczywistą sieć (a) oraz struktura hierarchiczna (b)

Celem projektu BRITE (Boston university Representative Internet Topology gEnerator) jest dostarczenie wielu modeli topologii sieciowych i związanych z nimi metod generacyjnych. Dotyczy to zarówno metod popularnych, implementowanych we wcześniejszych projektach, jak i nowych, zaproponowanych przez autorów projektu. Niewątpliwą zaletą BRITE jest elastyczność i łatwość adaptacji nowych modeli (np. poprzez importowanie ich z zewnętrznych zbiorów). Proces generacyjny dowolnej topologii przebiega w czterech etapach:

  • rozmieszczenie węzłów sieci na płaszczyźnie;
  • połączenie węzłów sieci w celu stworzenia spójnej struktury;
  • nałożenie metryk na połączenia między węzłami (przepustowość, opóźnienie itp.) oraz na węzły (np. identyfikatory systemów autonomicznych w sieciach hierarchicznych);
  • eksport struktury do określonego formatu.
Autorzy aplikacji zaimplementowali ją w C++ pod systemami Unix/Linux oraz w Javie (więcej informacji o projekcie można znaleźć pod adresemhttp://www.cs.bu.edu/brite ).


TOP 200