Internet renace

Si es como la mayoría de los ciudadanos cibernéticos, utiliza Internet para correo electrónico, búsquedas en la Web, charlas con amigos, descargas de música y compra de libros y regalos. Más de 600 millones de personas utilizan estos servicios en todo el mundo, mucho más de lo que nadie podría haber predicho en la década de 1970, cuando se concibieron los componentes clave de Internet. Se estima que 3,9 billones de dólares en transacciones comerciales se realizarán a través de Internet en 2003, y el alcance del medio es cada vez más global: un asombroso 24 por ciento de brasileños, 30 por ciento de chinos y 72 por ciento de estadounidenses ahora se conectan en línea al menos una vez al mes.

Sin embargo, a pesar de su enorme impacto, Internet de hoy es como un Buick de 1973 reacondicionado con bolsas de aire y controles de emisiones. Su infraestructura de décadas de antigüedad se ha adaptado a la Web y todo lo que habilita (como el comercio electrónico), además de tecnologías como transmisión de medios, intercambio de archivos de igual a igual y videoconferencia; pero sigue siendo un Buick de 1973. Ahora, un grupo de base de casi 100 científicos informáticos líderes, respaldado por patrocinadores industriales de peso pesado, está trabajando para reemplazarlo por un modelo nuevo y mucho más inteligente.

Esta historia fue parte de nuestro número de octubre de 2003

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El proyecto se llama PlanetLab, y en los próximos tres años, dicen los investigadores, ayudará a revitalizar Internet, permitiéndole eventualmente

* Olvídese de transportar su computadora portátil. No importa a dónde vaya, podrá recrear instantáneamente todo el espacio de trabajo de su computadora privada, programa por programa y documento por documento, en cualquier terminal de Internet;

* escapar de la interrupción causada por gusanos y virus de Internet, que causaron un promedio de $ 81,000 en costos de reparación por empresa por incidente en 2002, porque la red en sí detectará y aplastará los paquetes de datos no autorizados antes de que tengan la oportunidad de propagarse a su oficina u hogar ;

* Recupere instantáneamente videos y otros datos que acaparan el ancho de banda, sin importar cuántos otros usuarios estén compitiendo por los mismos recursos;

* Archivar sus declaraciones de impuestos, fotografías digitales, videos familiares y todos sus demás datos a través de Internet, de manera segura e indestructible, durante décadas, haciendo que los discos duros y los CD grabables parezcan tan pintorescos como los registros de 78 RPM.

Estas innovaciones previstas de PlanetLab, con el potencial de revolucionar la informática doméstica, el comercio electrónico y las prácticas de tecnología de la información corporativa, no pueden incorporarse a la red existente; eso sería demasiado perturbador. En cambio, los investigadores de PlanetLab, que provienen de Princeton, MIT, la Universidad de California, Berkeley y más de 50 instituciones más, están construyendo su red. encima de La Internet. Pero sus nuevas máquinas, llamadas nodos inteligentes, aumentarán enormemente su poder de procesamiento y capacidad de almacenamiento de datos, una idea que ha ganado rápidamente el apoyo de la National Science Foundation y de actores de la industria como Intel, Hewlett-Packard y Google.

Desde su inicio en marzo de 2002, PlanetLab ha vinculado 175 nodos inteligentes en 79 sitios en 13 países, con planes de llegar a 1,000 nodos para 2006. Es el más nuevo y más candente de varios esfuerzos de investigación a gran escala que han buscado abordar las limitaciones de Internet ( ver Reinvenciones de Internet ). Internet se ha estancado en términos de lo que puede hacer, dice Larry Peterson, científico informático de Princeton y líder del esfuerzo. Lo correcto es empezar de nuevo en otro nivel. Esa es la idea detrás de PlanetLab.

La red Es la computadora, finalmente

Como muchas revoluciones, PlanetLab se basa en una idea sorprendentemente simple que ha existido durante mucho tiempo, desarrollada sobre todo por Sun Microsystems: mover datos y computación desde computadoras de escritorio y mainframes individuales a la red misma.

Pero esto no se puede hacer con la Internet actual, que consta de máquinas básicas, llamadas enrutadores, que siguen los procedimientos de la década de 1970 para dividir archivos adjuntos de correo electrónico, páginas web y otros archivos electrónicos en paquetes con direcciones individuales y reenviarlos a otras máquinas. Más allá de esta función, los enrutadores son tontos e inflexibles: no fueron diseñados para manejar el nivel de computación necesario para, digamos, reconocer y responder a ataques de virus o cuellos de botella en otras partes de la red.

Los nodos inteligentes de PlanetLab, por otro lado, son PC estándar capaces de ejecutar software personalizado cargado por los usuarios. Las copias de un solo programa se pueden ejecutar simultáneamente en muchos nodos de todo el mundo. Cada nodo está conectado directamente a un enrutador tradicional, por lo que puede intercambiar datos con otros nodos a través de la red existente. (Por esa razón, los científicos informáticos llaman a PlanetLab una red superpuesta). Para administrar todo esto, cada nodo ejecuta un software que divide los recursos de la máquina, como el espacio en el disco duro y la potencia de procesamiento, entre los muchos usuarios de PlanetLab ( ver Planetary Pie, a continuación ). Si Internet es un sistema nervioso electrónico global, PlanetLab finalmente le está dando cerebros.

La recompensa debería ser enorme. Las redes más inteligentes fomentarán una nueva generación de programas de software distribuidos que evitan la congestión, distribuyen datos críticos y mantienen la seguridad de Internet, incluso cuando hacen que las comunicaciones por computadora sean más rápidas y confiables en general. Al expandir la red lo más rápido posible, dice Peterson, los investigadores de PlanetLab esperan restaurar el sentido de toma de riesgos y experimentación que gobernó los primeros días de Internet. Pero Peterson admite que el progreso no será fácil. ¿Cómo puede obtener un servicio innovador en mil máquinas y probarlo?

Ayuda que la red ya no sea solo una caja de pruebas de investigación, como lo fue la Internet original durante su desarrollo; en cambio, es un lugar para implementar servicios que cualquier programador puede usar y ayudar a mejorar. Y uno de los arquitectos originales de Internet ve esto como un rasgo tremendamente emocionante. Estamos en 2003, 30 años después de la invención de Internet, dice Vinton Cerf, quien desarrolló en conjunto los protocolos de comunicaciones básicos de Internet como investigador de la Universidad de Stanford a principios de la década de 1970 y ahora es vicepresidente senior de arquitectura y tecnología en MCI. Tenemos millones de personas interesadas y capaces de realizar desarrollo experimental. Lo que significa que no debería llevar mucho tiempo reemplazar ese Buick.

Gusanos de cebo

El talón de Aquiles de la Internet actual es que es un sistema basado en la confianza. Diseñado en la red es la suposición de que los usuarios en los puntos finales de la red se conocen y confían entre sí; después de todo, la Internet primitiva fue una herramienta principalmente para unos cientos de investigadores gubernamentales y universitarios. Entrega paquetes, ya sean legítimos o el equivalente electrónico de cartas bomba. Ahora que Internet se ha convertido en una corriente cultural dominante, esa suposición está claramente desactualizada: el resultado es una corriente de gusanos, virus y errores inadvertidos que pueden convertirse en una cascada en desaceleraciones e interrupciones económicamente devastadoras en Internet.

Tomemos como ejemplo el gusano de Internet Code Red, que apareció el 12 de julio de 2001. Se extendió rápidamente a 360.000 máquinas en todo el mundo, secuestrándolas en un intento de inundar el sitio web de la Casa Blanca con datos sin sentido, lo que se denomina denegación de servicio. ataque que interrumpe la comunicación legítima. La limpieza de las máquinas infectadas llevó a los administradores de sistemas meses y costó a las empresas más de $ 2.6 mil millones, según Computer Economics, una organización de investigación independiente en Carlsbad, CA.

Gracias a un proyecto de PlanetLab, Netbait, ese tipo de escenario podría convertirse en cosa del pasado. Las máquinas infectadas con Code Red y otros gusanos y virus a menudo envían paquetes de prueba mientras buscan más sistemas desprotegidos para infectar. Los enrutadores tontos pasan estos paquetes, y nadie se da cuenta hasta que llega la invasión real y los sistemas locales comienzan a apagarse. Pero en teoría, el programa correcto que se ejecuta en enrutadores inteligentes podría interceptar las sondas, registrar de dónde provienen y ayudar a los administradores a rastrear, y tal vez prevenir, una infección en toda la red. Eso es exactamente para lo que está diseñado Netbait, desarrollado por investigadores de Intel y UC Berkeley.

Esta primavera, el programa mostró cómo puede trazar un mapa de una epidemia en expansión. Brent Chun, autor de Netbait, es uno de varios investigadores senior asignados a PlanetLab por Intel, que ayudó a lanzar la red donando el hardware para sus primeros 100 nodos. Chun ejecutó Netbait en 90 nodos durante varios meses a principios de este año. A mediados de marzo, detectó un aumento de seis veces en las sondas de código rojo, de aproximadamente 200 sondas por día a más de 1200, un nivel de sensibilidad mucho más allá del de un enrutador estándar solitario. Los datos recopilados por Netbait mostraron que una variante de Code Red había comenzado a desplazar a su primo mayor.

Al final resultó que, había poca amenaza. La variante resultó no ser más maligna que su predecesora, cuyos remedios ahora son bien conocidos. Pero se había hecho el punto más importante. Sin una plataforma global como PlanetLab como punto de vista, la propagación de una nueva variedad de Code Red podría haber pasado desapercibida hasta mucho más tarde, cuando los administradores de los sistemas locales compararon notas. Para entonces, cualquier respuesta requerida habría sido mucho más costosa.

Netbait significa que podemos detectar patrones y advertir a los administradores del sistema local que ciertas máquinas están infectadas en su sitio, dice Peterson. Eso es algo en lo que la gente no había pensado antes. Al emitir alertas tan pronto como detecta paquetes de sondeo, Netbait podría incluso actuar como un sistema de alerta temprana para todo Internet.

Netbait podría estar funcionando a tiempo completo en PlanetLab para fin de año, según Chun. Suponiendo que la gente considere que el servicio es útil, eventualmente estará en el radar de las personas en varias empresas, dice. Entonces sería fácil, dice Chun, ofrecer suscripciones de proveedores de servicios de Internet comerciales a Netbait, o licenciar el software a empresas con sus propias infraestructuras informáticas en todo el planeta, como IBM, Intel o Akamai.

Administradores de tráfico

Así como los arquitectos de Internet no anticiparon la necesidad de defenderse de los ejércitos de piratas informáticos, nunca previeron multitudes repentinas. Se trata de una multitud de usuarios que visitan un sitio web simultáneamente, sobrecargando la red, el servidor del sitio o ambos. (La multitud flash más famosa, tal vez, se formó durante una transmisión web de lencería de Victoria's Secret en 1999 que se había promocionado durante el Super Bowl. En cuestión de horas, los espectadores realizaron 1,5 millones de solicitudes a los servidores de la compañía. La mayoría nunca llegó). sus primos más malévolos, los ataques de denegación de servicio, pueden eliminar sitios que no están protegidos por una red como la de Akamai, que almacena copias de los sitios web de los clientes en sus propios servidores privados ampliamente dispersos. Pero la pregunta es cuántas copias hacer. Muy pocos, y las sobrecargas persisten; demasiados, y los servidores están saturados de copias excedentes. Una solución, descrita en artículos publicados en 1999 por los investigadores que fundaron Akamai, es simplemente establecer un número fijo.

En un futuro no muy lejano, los nodos de PlanetLab ajustarán el número de copias en caché sobre la marcha. Así es como funciona. Cada nodo dedica una porción de su tiempo de procesador y memoria a un programa diseñado por Vivek Pai, un colega de Peterson en el departamento de ciencias de la computación en Princeton. El software monitorea las solicitudes de descarga de páginas y, si detecta que una página tiene una gran demanda, la copia en el disco duro del nodo, que actúa como la memoria en un servidor web típico. A medida que crece la demanda, el programa almacena automáticamente la página en nodos adicionales para distribuir la carga, ajustando constantemente el número de réplicas de acuerdo con la popularidad de la página. Pai dice que las simulaciones de un ataque de denegación de servicio en una red similar a PlanetLab mostraron que los nodos equipados con el software Princeton absorbieron el doble de solicitudes de página antes de fallar que los que ejecutan los algoritmos publicados por los fundadores de Akamai.

Esta nueva herramienta, conocida como CoDeeN, ya se está ejecutando a tiempo completo en PlanetLab; cualquiera puede usarlo, simplemente cambiando la configuración de su navegador web para conectarse a un nodo PlanetLab cercano. Es un trabajo en progreso, por lo que el servicio aún no es completamente confiable. Pero Pai cree que el software puede admitir una red con miles de nodos, lo que eventualmente creará un Akamai público y gratuito. Con esta herramienta, los usuarios de Internet podrían obtener un acceso más rápido y confiable a cualquier sitio web que eligieran.

Pero desterrar las multitudes repentinas no resolverá, por sí solo, la ralentización de Internet. Otro software PlanetLab busca atacar un problema más sutil: la ausencia de un mapa de carreteras decente de la red. A lo largo de los años, Internet se ha convertido en una opaca maraña de enrutadores y enlaces troncales propiedad de miles de proveedores de servicios de Internet competidores, la mayoría de ellos empresas privadas. Los paquetes entran, salen y hay muy poca visibilidad o control de lo que sucede en el medio, dice Thomas Anderson, científico informático de la Universidad de Washington en Seattle.

Una solución es el software conocido como Scriptroute. Desarrollado por Anderson y sus colegas de la Universidad de Washington, es un programa distribuido que utiliza nodos inteligentes para lanzar sondas que se despliegan a través de regiones particulares de Internet y envían datos sobre sus viajes. Los datos se pueden combinar en un mapa de los enlaces activos dentro y entre las redes de los proveedores de servicios de Internet, junto con las mediciones del tiempo que tardan los paquetes en atravesar cada enlace. Es como tener una vista aérea de un sistema de autopistas urbanas. Anderson dice que los operadores de los proveedores de servicios de Internet como AOL y Earthlink, así como las universidades, podrían usar los mapas de Scriptroute para diagnosticar y reparar rápidamente los problemas de la red en uno a tres años.

Cambio de mar

Mantener los datos intactos puede ser tan complicado como transmitirlos: pregúntele a cualquiera que haya dejado un asistente digital personal en un tren o haya sufrido un accidente en el disco duro. Lo que se necesita, dice el científico informático de Berkeley John Kubiatowicz, es una forma de difundir datos para que no tengamos que transportarlos físicamente, pero para que siempre estén disponibles, invulnerables a la pérdida o destrucción e inaccesibles para personas no autorizadas.

Esa es la gran visión detrás de OceanStore, un sistema de almacenamiento distribuido que también se está probando en PlanetLab. OceanStore cifra los archivos, ya sean notas u otros documentos, registros financieros o fotografías digitales, música o videoclips, y luego los divide en fragmentos superpuestos. El sistema mueve continuamente los fragmentos y los replica en nodos alrededor del planeta. El archivo original se puede reconstituir a partir de solo un subconjunto de los fragmentos, por lo que es prácticamente indestructible, incluso si fallan varios nodos locales. Los nodos PlanetLab actualmente tienen suficiente memoria para permitir que unos cientos de personas almacenen sus registros en OceanStore, dice Kubiatowicz. Eventualmente, se necesitarían millones de nodos para almacenar los datos de todos. El objetivo de Kubiatowicz es producir software capaz de administrar 100 billones de archivos, o 10,000 archivos por cada 10 mil millones de personas.

Para realizar un seguimiento de los datos distribuidos, OceanStore asigna a los fragmentos de cada archivo en particular su propio código de identificación, un número muy largo llamado Identificador único global. Cuando el propietario de un archivo desea recuperarlo, su computadora le dice a un nodo que ejecuta OceanStore que busque las copias más cercanas de los fragmentos con la identificación correcta y las vuelva a ensamblar.

La privacidad y la seguridad están integradas. Un propietario que quiera recuperar un archivo debe primero presentar una clave que ha sido generada usando métodos de cifrado ahora comunes y almacenada en una sección protegida por contraseña de su computadora personal. Esta clave contiene tantos dígitos que es esencialmente imposible que otros la adivinen y obtengan acceso no autorizado. La clave proporciona acceso a los directorios de OceanStore que asignan nombres legibles por humanos (como internet.draft) a códigos de identificación de fragmentos. Luego, los códigos de identificación se utilizan para buscar en OceanStore las copias más cercanas de los fragmentos necesarios, que se vuelven a ensamblar y descifrar. Y hay una capa más de protección: los códigos de identificación se generan a partir del contenido de los datos en el momento en que se guardan mediante una función criptográfica segura. Al igual que las claves de cifrado, los códigos son tan largos (160 dígitos binarios) que incluso las supercomputadoras más avanzadas de la actualidad no pueden adivinarlos ni falsificarlos. Por lo tanto, si los datos recuperados de OceanStore tienen una identificación inalterada, el propietario puede estar seguro de que los datos en sí no se han modificado ni corrompido.

A Kubiatowicz le gustaría que OceanStore se convierta en una utilidad similar al servicio de Internet DSL o por cable, y los consumidores paguen una tarifa de acceso mensual. Supongamos que acaba de regresar de un viaje y tiene una cámara digital llena de fotografías, sugiere. Una opción es guardar estas imágenes en la computadora de su hogar o grabarlas en CD. Otra opción es poner esas imágenes en OceanStore. Simplemente cópielos en una partición de su disco duro y los datos se replicarán de manera eficiente a escala global. Esa opción podría estar disponible dentro de tres a cinco años, predice, pero mientras tanto, deben suceder dos cosas. Primero, su equipo necesita producir versiones más sólidas del código OceanStore. En segundo lugar, alguien debe proporcionar suficientes nodos para ampliar el sistema a una escala útil. Es probable que alguien sea una empresa privada que busque ingresar al negocio del almacenamiento distribuido, predice Peterson. Podría imaginarme a OceanStore atrayendo a la próxima startup similar a Hotmail como su primer cliente, dice.

Más allá de proporcionar almacenamiento distribuido y seguro, OceanStore podría eventualmente convertir cada computadora en su propia computadora. En su siguiente nivel de desarrollo, podría almacenar todo su entorno informático (el escritorio de su PC, además de todas las aplicaciones que está ejecutando y todos los documentos que tiene abiertos) en la red y reconstituirlo a pedido, incluso si aparece en una terminal de Internet al otro lado del mundo. Esta capacidad sería útil para el empresario en la carretera, para un médico que de repente necesita revisar un gráfico o para un contratista que quiere modificar un plano desde casa. Varias empresas están trabajando para hacer realidad esta visión. Intel lo llama Internet Suspend / Resume, y los investigadores de Sun están probando varios enfoques para la movilidad de escritorio. Pero PlanetLab podría proporcionar la infraestructura que hace posible dicha tecnología, al ofrecer un medio para administrar las grandes cantidades de datos, tal vez decenas de gigabytes, en las que los usuarios de computadoras personales pueden confiar regularmente.

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Tales ideas pueden parecer radicales. Por otra parte, hace solo una década, también lo hizo el comercio electrónico. La pregunta ahora es qué gran idea se convertirá en Google o Amazon.com de la nueva y más inteligente Internet. Por estatuto, PlanetLab no se puede utilizar para empresas con fines de lucro, pero es posible que las empresas pronto surjan de la plataforma que proporciona. Queremos que sea un lugar donde deje los servicios funcionando a largo plazo, lo que nos acerca mucho más al punto en el que alguien comercial podría querer adoptarlo o replicarlo con fines de lucro, dice Peterson. Eso podría suceder si los experimentos que se están ejecutando ahora, junto con los métodos que se están desarrollando para mantener la red funcionando sin problemas, proporcionan un modelo confiable para futuras redes inteligentes. No sabemos de dónde vendrá la próxima gran idea, dice Peterson. Nuestro objetivo es simplemente proporcionar el campo de juego.

Los primeros patrocinadores de la industria de PlanetLab, como Intel y Hewlett-Packard, pueden estar entre los primeros en participar. HP Labs en Palo Alto, CA, por ejemplo, instaló 30 nodos PlanetLab en junio y planea usar la red para probar tecnologías en la carretera. que pronto podrían convertirse en productos. Un ejemplo: software desarrollado por la investigadora Susie Wee que utiliza una red de distribución similar a CoDeeN para entregar video en tiempo real de alta resolución a dispositivos móviles. El objetivo es evitar el desperdicio de ancho de banda, y el software de Wee haría exactamente eso transmitiendo, digamos, un video de un juego de béisbol de las grandes ligas a un solo nodo local, luego dividiendo los datos en transmisiones separadas optimizadas para las resoluciones de pantalla de diferentes espectadores ' dispositivos, ya sean PC de escritorio, portátiles inalámbricos, PDA o teléfonos móviles. HP o sus licenciatarios podrían llevar dicho servicio al mercado en dos años, dice Wee. Proyectos como este, dice Rick McGeer, enlace científico de HP Labs con una serie de esfuerzos universitarios, significa que PlanetLab no solo es un gran banco de pruebas experimentales, es un lugar donde puede ver el valor demostrable de los servicios que no obtiene. en Internet de hoy.

Reinvenciones de Internet

PlanetLab tiene como objetivo transformar el sistema de comunicaciones de Internet simple y tonto de hoy en una red más inteligente y mucho más flexible que pueda protegerse de los gusanos, almacenar grandes cantidades de datos con seguridad perfecta y entregar contenido al instante. Así es como encaja en una larga tradición de proyectos de investigación académicos y gubernamentales que desarrollaron tecnologías fundamentales de redes, transmisión y computación distribuida.

1969	ARPANET El primer gran intento de usar computadoras para la comunicación y el campo de pruebas para los estándares que vendrían a definir Internet. Construido por universidades y empresas de tecnología con fondos de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de EE. UU. (Ahora DARPA).
1973-1983	La Internet Red de redes más pequeñas en las que las computadoras intercambian paquetes de datos formateados y direccionados según, respectivamente, el Protocolo de control de transporte y el Protocolo de Internet (TCP / IP), que fueron concebidos en 1973 y reemplazaron oficialmente a los protocolos de ARPANET en enero de 1983.
1992	MBone Multicast Backbone: un sistema que permite a muchas personas ver la misma información en tiempo real, como transmisiones de video, a través de Internet. Creado por miembros del Grupo de trabajo de ingeniería de Internet en 1992 para superar las limitaciones de los protocolos de Internet estándar, que pueden enrutar un paquete de datos determinado a un solo destino.
1996	Internet2 Un consorcio de más de 200 universidades que ha creado Abilene, una red de enrutadores de alto rendimiento y enlaces de fibra óptica. Abilene es capaz de transmitir una película en DVD completa en unos 36 segundos, hasta 3500 veces más rápido que una conexión DSL o cable doméstica típica. La cuadrícula Una colección de organizaciones y proyectos públicos y privados que utilizan software desarrollado en el Departamento de Energía de EE. UU. Y la Universidad del Sur de California para vincular supercomputadoras, instrumentos científicos e instalaciones de almacenamiento de datos dispersos en una cuadrícula que puede enfrentar problemas computacionales difíciles, como la detección. para nuevas moléculas de fármacos.
2000	Abonado Active Network Backbone: una red construida para probar la eficiencia de las redes activas, en la que la red está despojada de casi toda la inteligencia, incluso del software básico de transmisión de mensajes que se ejecuta en Internet actual, y los paquetes de datos contienen todo el software y las instrucciones. necesarios para entregarse a sus destinos. Financiado por DARPA y creado por SRI International, un instituto de investigación privado en Menlo Park, CA, y la Universidad del Sur de California.
2002	PlanetLab Un esfuerzo de los investigadores de redes académicas y corporativas para aumentar, y eventualmente reemplazar, la tonta Internet de hoy con una red mucho más inteligente capaz de monitorearse a sí misma en busca de gusanos y virus, aliviar los cuellos de botella automáticamente y hacer que los entornos de computación personal sean portátiles a cualquier terminal en la tierra.

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