Annons

WWW [World Wide Wait]

Trafiken på nätet är som vädret, kaotiskt och omöjligt att förutsäga, säger amerikanska forskare. Men svenska forskare menar att oförutsägbarheten är betydligt överdriven.

Internet är oberäkneligt. Det är för många användare, för många sammankopplade datorer och alltför mycket information som skickas för att det ska gå att korrekt säga var nästa trafikstockning kommer att ske.

Helt otypiskt

Eller som Vern Paxson, forskare vid det nybildade Internetforskningsinstitutet Aciri i Kalifornien, uttrycker det:

-Begreppet "typisk" är inget annat än missvisande när det gäller Internet. Det finns inget typiskt på nätet.

Ändå måste vi lära oss att räkna på hur informationen flyter på nätet, annars kommer Internetföretagen inte att veta hur de ska bygga ut Internet för att klara den ständiga expansionen.

Gamla mätmetoder, utvecklade av telefonbolagen för att dimensionera telefonväxlar, gäller inte för Internet. De som bygger nätet använder tumregler och erfarenhet när de beräknar hur stor kapacitet som behövs. Men kapacitet kostar pengar, och avvägningarna blir inte alltid riktiga.

Antalet osäkra faktorer är för många, och en liten förändring i någon av dem kan plötsligt skapa trafikstockning. Ett typiskt kaotiskt system.

Nätet utan mitt

Internet är ett decentraliserat nät. Det finns inte något nav, ingen centralpunkt, ingen allvetande och allsmäktig centraldator som håller reda på alla andra datorer på nätet.

Internet är ett nät av nät. När du skickar e-post till en kollega i Tyskland vandrar ditt brev från nät till nät på väg till mottagaren. Kopplingarna mellan näten kallas routrar. Dessa väljer väg för och vidarebefordrar informationen i nätet.

Det finns ett överflöd av möjliga vägar för informationen att ta sig fram på. Det finns ingen given väg och inte heller någon garanti för vid vilken tidpunkt som brevet kommer fram. Allt som garanteras är att nätet inte slutar fungera bara för att en dator kraschar. Brevet kommer faktiskt fram även om flera datorer slutar fungera mellan Sverige och Tyskland.

Ett brev, flera vägar

Det är inte heller säkert att alla delar av ditt brev kommer att färdas samma väg. All information på Internet skickas i form av små paket. Att informationen skickas som små paket är en av de verkligt smarta egenskaperna hos Internet.

Hur informationen ska delas upp och paketeras bestäms av Internets två språk TCP och IP. Tillsammans utgör de den minsta gemensamma nämnaren för all kommunikation på Internet. IP kan sägas vara språket för de enskilda paketen medan TCP används på en högre nivå, för grupper av paket. TCP/IP används inte bara för world wide web, utan också för e-post, filöverföringar, chat och allt möjligt annat som man kan göra på Internet. Det fiffiga med TCP/IP är att det inte spelar någon som helst roll vad det är för information som skickas, allt delas upp och packas in i lagom stora paket som till det yttre ser likadana ut.

Paketen är samtidigt det som gör nätet kaotiskt. Det är paketen som skiljer Internet från telefonnätet. På telefonnätet finns inga paket, ett telefonsamtal är en fast kontinuerlig uppkoppling mellan två telefoner.

Måttet på kaos

Att pakettrafiken på Internet är kaotisk kan man visa genom att titta på diagram över mängden information per tidsenhet. Kurvan är extremt oregelbunden och fraktal, som en sönderbruten linje kallas. Oregelbundenheten är densamma nästan oavsett vilken skala man tittar på. Millisekunder eller minuter, kurvorna ser lika ojämna ut.

Att frånvaron av mönster sträcker sig över flera skalor är kännetecknande för kaotiska system. Ett helt annat exempel på detta fenomen är kustlinjer. Det går inte att bestämma vilken skala en karta har bara genom att titta på en okänd kustlinje. Kustens ojämna linje ser lika ojämn ut i skala 1:10 000, 1:100 000 och 1:1 000 000.

Bland andra Misako Takayasu vid Keio-universitet i Japan har experimentellt visat att Internettrafiken är kaotisk. Hon har skickat tomma paket runt i nätet och mätt hur lång tid det har tagit för dem att komma tillbaka. Det visar sig att om paketen dirigeras över flera datorer, över flera routrar, blir svarstiden just kaosartad. En kurva som visar hur fort olika paket kommer tillbaka är hackig och till synes utan någon regelbundenhet. Uttryckt med kaostermer är kurvan, liksom kustlinjen, fraktal.

Att bygga en modell som fullständigt förutsäger detta när trafiken går upp och ner är antagligen omöjligt. Det syns ingen regelbundenhet, inget mönster upprepas.

Paketen kommer i skurar

Till detta kommer problemet med att paketen på Internet kommer i skurar. Paketen är inte oberoende av varandra, de har en tendens att klumpa ihop sig.

Dessa skurar av paket är inte slumpmässigt stora. Man talar om att informationsmängden är tungsvansad. Det betyder att den mesta trafiken består av små korta skurar. Men det finns ett antal skurar som är rejält stora, och antalet stora skurar är inte försumbart. Dessa sjok med paket är tillräckligt många för att ställa till problem i modellerna.

Spelar kaos någon roll?

Än så länge har de flesta forskare i bl a USA och Japan sysslat med att beskriva just hur svårt det är att beskriva trafiken på Internet. Längre än så har man inte kommit. Men svenska forskare har valt en annan väg.

-Trafiken ser kaosartad ut och visst är variationerna intressanta, men forskarna i USA har fastnat för att själva variationerna ska in i beräkningarna. Det behövs inte, säger Pär Karlsson som nyligen har lagt fram en lic-avhandling i ämnet.

Han menar att det i själva verket är ganska enkelt att karaktärisera Internettrafiken, om man gör det på rätt nivå. Tillsammans med professor Åke Arvidsson vid Högskolan i Karlskrona-Ronneby har han visat att mängden trafik och trafikens beteende faktiskt liknar vanlig telefontrafik, och den finns det tillräckligt bra statistiska metoder för att beräkna. Det gäller dock att hålla sig ovanför paketnivån. På paketnivå finns det dock inga likheter eftersom paket inte förekommer i telefontrafik.

-Vi räknar inte på routrarna utan på användarna, säger Åke Arvidsson. Vi har en ganska hygglig bild av användarnas överföringsbehov och det tycks räcka.

Bilden består dels av medelvärden över hur ofta användarna tar emot eller skickar information, dels av karakteristik över storleken på informationen. Åke Arvidsson jämför med telefoni. Tiden mellan två telefonsamtal kan man beskriva enkelt med medelvärden medan samtalens längd kräver en mer komplicerad bild. Så har man länge räknat på telekommunikation och det duger även på Internet. En kritik mot det användarorienterade angreppssättet är dock att så fort användarna ändrar beteende så måste modellen byggas om. Åke Arvidsson håller med om att det är ett problem, men samtidigt tycker han även att användarnas ständigt skiftande arbetssätt är en myt.

- Användarnas överföringsbehov förändras inte så mycket som man kan tro, det är bara mängden information som ständigt växer. Det händer för övrigt också i telefontrafiken.

Sedan vi börjat använda modem hemma för att surfa på Internet har samtalslängden för vissa samtal ökat dramatiskt men mönstret för hur ofta och när vi ringer har knappt förändrats.

Teorin svårare än verkligheten

Ytterligare en viktig upptäckt som Åke Arvidsson och Pär Karlsson har gjort är att verkligheten tycks enklare än experimenten av den.

-Försök i USA visar att det kan bli väldigt långa köer i routrarna, köer som är svåra att räkna på. Men i verkligheten blir det inte alls några långa köer, berättar Pär Karlsson.

TCP/IP är konstruerat för att reglera hastigheten hos paket som sänds i väg i förhållande till hur fort tidigare sända paket har nått fram. Det betyder att om det är mycket trafik så sänks hastigheten och kölängderna kommer att hållas nere (bild 2).

Det kan tyckas svårare att räkna på ett nät där hastigheten är beroende av hur väl nätet fungerar. Men det visar sig i själva verket bli lättare. De långa köerna har varit ett svårt problem att modellera, nu slipper man det.

-Det är fortfarande en fraktal process, men köerna regleras av nätet självt.

Om den svenska enkla modellen räcker återstår att se. Åke Arvidsson har tagit tjänstledigt från Högskolan för pröva dem i verkligheten hos Ericsson. Internetleverantörerna kommer antagligen att fortsätta använda sina tumregler.

Av Patric Hadenius, redaktör och vetenskapsjournalist på Forskning & Framsteg.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
11 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Lägg till kommentar