Sieci informacyjne - Instytut Telekomunikacji

Instytut Telekomunikacji PW
Wybrane zagadnienia przyszłego Internetu
Sieci informacyjne
Materiały wykładowe
do uŜytku wewnętrznego
ICN
1
Wykorzystanie Internetu
• Rozpowszechnianie i obrabianie nazwanej
informacji – podstawowe zastosowanie
Internetu
– centralna rola adresu IP nie odpowiada istocie
wykorzystania sieci
• „host-centric”
Global FIXED traffic (ExaByte/month)
100
2.5
Residential
Unicast TV
80
Residential
Internet
60
40
20
Global MOBILE traffic (ExaByte/month)
Voice
Traffic
Business
Internet
0
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Laptop
Data Traffic
1.5
1.0
0.5
Voice
Traffic
0.0
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Fixed broadband traffic
is 40x mobile in 2015
Mobile data traffic
grows 300 fold
ICN
źródło: MEVICO / Nokia
Handheld
data traffic
2.0
2
Podejścia i problemy
• Wzrost ruchu, np. video i cloud computing =>
stosowanie rozmaitych technik i rozproszonych usług
bazujących na:
– schowkowaniu, replikacji danych i dostarczaniu treści
• Obecnie dominuje podejście typu „silos” – wzajemnie
rozłączne sieci CDN i aplikacje P2P
Przykładowo
– nie zapewniają jednoznacznej i bezpiecznej identyfikacji
nazwanej treści w sposób niezaleŜny od kanału dystrybucji
– realizowane na bazie „firmowych” rozwiązań
– implementowane nakładkowo => niepotrzebna utrata
efektywności
• podejścia typu ALTO dla P2P – na razie teoria.
(Application Layer Traffic Optimisation)
ICN
3
Dokładniej: wybrane problemy (1)
•
Trwałość nazwy obiektu (name persistence)
– nazwa raz nadana przez twórcę powinna być trwała, niezaleŜnie od
lokalizacji obiektu i jego aktualnego właściciela(i) oraz dostawcy(ów)
– np. struktura WEB URL: format ”gdzie/co”.
• URL dostosowany do „adresowej” struktury sieciowej
• wymaga zmiany przy zmianie dostawcy (gdzie)
• przy okazji: sieć typu ICN => moŜliwość wyszukiwania by-name (atrybut
„gdzie” jest zbędny)
•
Dystrybucja treści
– poprawianie jakości dystrybucji i wykorzystania zasobów przez
schowkowanie i replikację
– na bazie rozwiązań „firmowych” (Akamai CDN, P2P, WEB proxy)
– nie współpracują, często płatne
• sieć typu ICN => moŜliwość wbudowania replikacji i schowkowania jako
„prymitywów sieciowych” dostępnych dla kaŜdego
ICN
4
Dokładniej: wybrane problemy (2)
•
Opóźnienie wyszukiwania
– obecnie kaŜde zapytanie zaczyna się od interakcji z DNS
(pobranie adresu IP)
– opóźnienie DNS staje się czynnikiem znaczącym (zaleŜnie od
obiektu rzecz jasna)
• systemy CDN typowo mają wewnętrzny DNS, co dodatkowo spowalnia
proces wyszukiwania (request routing)
– sieć typu ICN => moŜliwość wyeliminowania mediacji DNS
•
Mobilność
– adres IP zwykle określa lokalizację oraz identyfikuje zakończnie
• źródło wielu problemów
• sieć typu ICN => nazwa określa zarazem „zakończenie”
– a ruting nie odnosi się wprost do lokalizacji
ICN
5
Dokładniej: wybrane problemy (3)
•
Bezpieczeństwo
– uŜytkownika interesuje zaufana treść
– dzisiaj osiąga się to pośrednio: przez zaufanie do strony, która
udostępnia treść (a nie do samej treści)
– obecnie wiele ryzyk – wiele stron w łańcuchu, np.
• wiara, Ŝe negocjuję z Amazon (bo klikam”www.amazon.com”, na
stronie Google
• pośrednio DNS, który tłumaczy URL na adres IP
• następnie wierzę serwerowi lustrzanemu po przekierowaniu przez CDN
itd.
• sieć typu ICN => informacje zapewniające bezpieczeństwo
(uwierzytelnienie, zaufanie) bezpośrednio związane z treścią;
– treść moŜe pochodzić z niezaufanego serwera, być przenoszona
przez niezaufaną sieć
– pozwala to na replikację treści w dowolnym miejscu
» prawa autorskie i aktualność treści to odrębna kwestia ☺
ICN
6
Co dalej ?
Information-Centric Networking (ICN)
Przyszła ICN
Dzisiejszy Internet
Centrum uwagi: obiekty
informacyjne
(równieŜ jako
reprezentacje obiektów
fizycznych – IoT)
Centrum uwagi: węzły, hosty
Dominująca forma
wykorzystania sieci:
dostęp do informacji
ICN
7
Wymagania i główne podejścia
•
Wymagania i korzyści
– unikatowe nazwy obiektów informacyjnych – podstawa przyszłego Internetu
– dane niezaleŜne od lokalizacji, właściciela i dostawcy i formy transportu
• wsparcie dla cachingu i replikacji w sieci
– spodziewane korzyści:
• poprawa wydajności i ekonomiki sieci
• większa skalowalność sieci w odniesieniu do liczby obiektów i pasma
• ułatwienie dostawy treści w wymagających scenariuszach sieciowych (mobilność,
sieci DTN, sieci czujników, etc.)
•
Terminy „komercyjne”: Network of Information (NetInf), Content-Centric
Networking (CCN) (aka Named Data Networking, NDN),
Publish/Subscribe Internet Routing Paradigm.
•
CCN
–
–
•
NetInf
–
–
•
http://conferences.sigcomm.org/co-next/2009/papers/Jacobson.pdf
http://www.parc.com/content/attachments/securing-network-content-tr.pdf
http://www.netinf.org/home/home/
http://www.netinf.org/home/publications/
PSIRP
–
http://www.cs.ucla.edu/classes/cs217/2011_Illustrate_PubSub.pdf
ICN
8
ICN – sposoby wdroŜenia
• wymagana „ciągłość pracy”
– bez godzin W itp.
– dla prowadzenia eksperymentów na szeroką skalę
kluczowe dla wykazania zasadności danej koncepcji
ICN
9
Wybrane podejścia - porównanie: CDN/NetInf - CCN
CDN
(NetInf fragmentami dość podobnie)
DNS
proxy
Req.
Origin
server
CDN DNS
Resp.
2/3
CCN
Req.
4/5
4/6
Resp.
CDN
schowek
schowek
Streamer
selector
DNS
proxy
3/6
schowek
1/6 HTTP GET/302
1/6
schowek
Resp.
Req.
1/6
schowek
HTTP GET/OK
jak brak w schowku
Origin
server
1/6
1/7
2
Req.
HTTP GET/OK
ICN
10
Dwa główne podejścia
•
Ewolucyjne (por. NetInf)
– poprawienie obecnego Internetu
– zasada: opracowanie nakładki „content centric”
– w istocie to forma ewolucji CDN
• wprowadzenie metadanych jako kanonu
• dozwolone róŜne formy transportu (nie tylko TCP/IP)
• domenowość, ale na bazie wspólnej formy ID (z grubsza: hash
kryptograficzny)
•
Radykalne (clean-slate) (por. NDN / CCN)
– nazwa obiektu hierarchiczna
– warstwa sieciowa content-centric
• operuje bezpośrednio na łączy danych
• caching wbudowany w warstę sieciową
• uwierzytelnienie treści (podpis konkatenacji nazwa+pole_danych )
– wymaga nowego podejścia do wielu zagadnień
• ruting i mobilność (skalowalność – compact routing?)
• QoS i sterowanie przeciąŜeniem (odp. congection control w TCP)
• model współpracy z warstwą aplikacyjną
ICN
11