Internet 2

20.11.1998
Juho Glad
Mikko Nikkanen
Tik
Teknillinen Korkeakoulu
jglad@cc.hut.fi
mnikkane@cc.hut.fi






Tiivistelmä

Nykyinen Internet-verkko on muuttanut tietokoneen käyttöä ja tiedon saatavuutta paljon. Internetin yksi suurimmista ongelmista on kuitenkin, että se ei ole riittävän tehokas, jotta nykyaikaiset sovellukset toimisivat kunnolla. Tästä syystä kehitetään Internet2 -verkkoa. Internet2 on huomattavasti nykyistä internetiä nopeampi ja tarjoaa monia uusia mahdollisuuksia. Tämä uuden polven verkko on jo käytössä muutamassa yhdysvaltalaisessa yliopistossa.



Johdanto

Internet kehitettiin alunperin tutkimuspiirien käyttöön 60- ja 70-luvuilla. Pitkän aikaa Internet oli lähinnä yliopistoja yhdistävä verkko. Internetin räjähdysmäinen kasvu 90-luvulla on tuonut sen jo lähes joka kotiin. Internetin suosio on tuonut mukanaan paljon erilaisia palveluita, ja nykyisellään kapasiteetti ei enää riitä kasvaneelle liikenteelle. Tutkijapiirit ovatkin ryhtyneet puuhaamaan omaa, muilta suljettua hiekkalaatikkoaan palatakseen aikaan ennen kaupallistumista ja sen mukanaan tuomia lieveilmiöitä. Tätä seuraavan sukupolven Internetiä kutsutaan Internet2:ksi.

Tavoitteet

Internet2:n kehitys alkoi lokakuussa vuonna 1996. Sen on tarkoitus yhdistää useita yliopistoja ja tutkimuslaitoksia Yhdysvalloissa jopa sata kertaa nykyistä Internetiä nopeammin vuoteen 2000 mennessä. Internet2:n kehitystyössä on mukana yli 100 tahoa, lähinnä akateemisia piirejä (kuten University of California at Berkeley sekä Stanford University), ei-kaupallisia yhteisöjä sekä verkkoteknologia- ja tietotekniikkayrityksiä (esim. Cisco Systems Inc., IBM ja AT&T).

Yksi Internet2-projektin tavoitteista onkin edesauttaa yhteistyötä yksityisen ja julkisen sektorin organisaatioiden välillä. Lisäksi projektin avulla pyritään luomaan standardeja ja yhteisiä toimintatapoja osanottajien välille palveluiden yhteensopivuuden takaamiseksi. Internet2:n kehitys on keskittynyt etupäässä yliopistoihin; yliopistoilla on entuudestaan runsaasti tietämystä ja kokemusta verkkojen ja verkkosovellusten rakentamisesta. Internet2:ta kehitetäänkin ainakin aluksi vastaamaan lähinnä yliopistojen tarpeisiin; sovellushankkeisiin kuuluvat mm. etäopetus, yhteiset tutkimushankkeet, suurten tietomäärien jakaminen, digitaaliset kirjastopalvelut, videotelekonferenssit sekä virtuaaliset laboratoriot [1]. Myöhemmin, mikäli hanke soittautuu menestyksekkääksi, myös tavalliset operaattorit tulevat luultavasti hankkimaan uusia, Internet2:n tarpeisiin suunniteltuja laitteistoja ja ohjelmistoja, jolloin tavallinenkin nettisurffailija hyötyy kehitystyöstä. Internet2:n onkin tarkoitus toimia eräänlaisena esimerkkinä uusista Internet-teknologioista, joka osaltaan rohkaisee muuta Internetiä ottamaan käyttöön uusia tekniikoita.

Tekniikka

Internet2 tarjoaa korkean siirtokapasiteetin ja tukee niin ääni-, data- kuin videoyhteyksiäkin, mikä mahdollistaa monipuolisten sovellusten kehittämisen. ATM:n (Asynchronous Transfer Mode) ansiosta Internet2 kykenee sekä yksi- että kaksisuuntaisiin yhteyksiin. Kaksisuuntaiset yhteydet pystyvät hyödyntämään symmetrisiä ja asymmetrisiä siirtokaistoja, mistä on etua erityisesti silloin, kun käyttäjältä palveluntarjoajalle tarvitsee siirtää vain vähäisiä tietomääriä, kuten käyttäjän valintoja, mutta toiseen suuntaan tarvitaan suurempaa kapasiteettia, esim. videodatan siirtämiseen. Palvelu voi olla point-to-point tai point-to-multipoint -tyyppistä; edellinen yhdistää kaksi käyttäjää, jälkimmäisessä taas käyttäjä yhdistetään käyttäjäryhmään esim. videoneuvotteluissa.

Internet 2:ssa käytetään monia uusia tekniikoita ja sen avulla voidaan kehittää ja tutkia eri tekniikoita, kuten IPv6:ta, multicastingia ja  QoS:ia. [9] Se tarjoaa tegnologiayrityksille loistavan mahdollisuuden testata uusia nopeita verkkotekniikoita. Laitteistokehityksen lisäksi projektiin kuuluu uudentyyppisten sovellusten ja nopeampien protokollien kehitystä. Tämän avulla Internet2:sta hyötyvät kaikki "tavallistakin" internetiä käyttävät tahot. Internet2 onkin tämän osalta paaluuta vanhaan, monien mielestä hyvään aikaan, jolloin voitiin helposti tutkia uusia tekniikoita ja sovelluksia ja uudet tekniset innovaatiot tulivat puhtaasti akateemisista piireistä.

Internet2:ta varten Yhdysvalloissa ei olla rakentamassa omaa runkoverkkoa yliopistojen välille, vaan yhteydet pyritään hoitamaan yksityistä, koko maan kattavaa suurinopeuksista verkkoa pitkin. Tämä verkko on rakennettu yhdistämään Yhdysvaltojen supertietokonekeskukset. Mukana olevat yliopistot rahoittavat yhteytensä tähän verkkoon, usein National Science Foundationin avustuksella. [4]

Palvelutaso

Internet2 tarjoaa korkean palveluntason (Quality of Service, QoS) takaamalla tasaisen siirtokaistan. Perusominaisuuksia on verkkokapasiteetin varaaminen etukäteen ja takuu siitä, että tietyt tiedonsiirtopalvelun laatuvaatimukset täyttyvät. Palvelutason parametrejä on siirtonopeus, viive, siirron virheettömyys jne. Internet2:n tärkeitä palvelutasovaatimuksia ovat skaalautuvuus ja ylläpidettävyys, lisäksi systeemin tulisi olla mahdollisimman avoin ja yleinen (general purpose).

Eräs Internet2:n yhteydessä esille tullut käsite on CoS, class-of-service. Tämä tarkoittaa, että liikenne jaettaisiin useisiin luokkiin, joista jokainen tarjoaa edeltäjäänsä ruuhkattomamman verkkoyhteyden, mikä poikkeaa huomattavasti nykyisestä one-size-fits-all parhaaseen yritykseen pohjautuvasta menetelmästä. CoS:kaan ei yksin riitä reaaliaikaista datansiirtoa vaativille sovelluksille, vaan verkkokapasiteettia pitää pystyä varaamaan etukäteen, ja huolehtia siitä, että varattu palvelutaso pystytään tarjoamaan muusta liikenteestä huolimatta.

GigaPop

Tärkeä osa Internet 2:ta on GigaPopit (Gigabit Point of Precense). GigaPop sisältää ATM-kytkimen ja Internet-reitittimen ja se toimii gigabitin nopeudella. GigaPopit sijoitetaan niin, että ne palvelevat mahdollisimman hyvin kaikkia niihin liittyneitä osapuolia, jotka tyypillisesti ovat kampusverkkoja.  Yhdellä GigaPopilla uskotaan voivan palvella 5-10 eri kampusverkkoa eli sillä voisi kattaa vaikkapa kokonaisen kaupungin. Loogisesti GigaPop on alueellinen verkko, joka yhdistää eri Internet2 osapuolia. GigaPopit välittävät vain Internet2 liikennettä, joten ne ovat täysin suljettuja muilta tietoverkoilta. GigaPopien ylläpito ja huolto on suunniteltu yksinkertaiseksi, jolloin ylläpitäjinä voisi toimia vaikkapa jonkin siihen liitetyn kampusverkon ylläpitäjät. [2],[7]

GigaPopista on yhteys muihin GigaPopeihin. Tyypillisesti yksi GigaPop yhdistetään muutamaan muuhun GigaPopiin. Nämä voivat sijaita hyvinkin kaukana toisistaan. Mistä tahansa GigaPopista voidaan muodostaa yhteys mihin tahansa toiseen GigaPopiin vaikka suoraa (fyysistä) yhteyttä ei näiden välillä olisikaan. ATM-kytkimen avulla voidaan muodostaa ja varata tietyn nopeuksinen yhteys GigaPopien välille, jolloin voidaan toteuttaa tietty palvelutaso. GigaPopien välisessä verkossa on lisäksi erityisiä reitittimiä, joiden tehtävänä on vain ohjata data oikeaan GigaPopiin. Näitä reitittimiä ei kytketä ollenkaan kampusverkkoihin.[2]

Sovellukset

Tärkeimpiä Internet2:n sovellusalueita on virtuaaliset kirjastot. Yhä suurempi osa maailman tutkimuksista ja julkaisuista on jo nykyään digitaalisessa muodossa, ainakin rinnakkain perinteisen paperiversion kanssa. Vaikka nykyisessä internetissä voidaan tyydyttävästi esittää tekstipohjaista aineistoa, tukehtuu se helposti raskaampaa kuva- tai videodataa siirrettäessä. Jotta palveluista olisi todellista hyötyä, pitää niiden pystyä palvelemaan jopa tuhansia käyttäjiä samanaikaisesti. Tavallisen tekstin lisäksi voitaisiin Internet2:ssa käyttää paljon nykyistä laadukkaampaa kuva-aineistoa. Esimerkiksi monia fysikaalisia ilmiöitä voitaisiin havainnollistaa videon tai animaatioiden avulla. Tämä uudenlainen tietoaineisto on toisaalta erittäin vaikeasti indeksoitavissa nykyisellä tekniikalla. Vaikka jossakin kirjastossa olisi tuhansia videoesityksiä, ei niistä ole kenellekään mitään iloa, jos kukaan ei tiedä mitä videot sisältää. [6]

Myös erilaiset virtuaalilaboratoriot ovat mielenkiintoinen tulevaisuuden kuva. Nykyisin monet tutkimushankkeet ovat kansainvälisiä ja eri tutkijat voivat olla kotoisin eri mantereilta. Nykyisin tukijoiden tarvitsee useasti matkustaa vähän väliä eri maiden välillä. Virtuaalisten laboratorioiden avulla matkustamista voitaisiin vähentää. Nopean tietoliikennneyhteyden avulla voitaisiin toteuttaa virtuaalitodellisuuteen laboratorio, jossa tutkijat tapaisivat toisiaan. Koska siirtokapasiteettia olisi riittävästi, voitaisiin luoda todella realistinen työympäristö. Virtuaalilaboratorio voisi olla myös vaikkapa jaettua työpöytää ja videoneuvottelua hyödyntävä toteutus. Tälläisten virtuaalilaboratorioiden avulla voitaisiin kerätä yhteen kaikkista parhaat kyvyt nykyistä helpommin. Tosin on kyseenalaistettava kykeneekö ihminen laumaeläimenä pidempiaikaisesti tälläiseen etätyöskentelyyn, missä ei välttämättä synny oikeita kontakteja ihmisiin.  [6]

Rahoitus

Internet2:n rakentaminen ei ole tietenkään ilmaista. Hankkeeseen sitoutuneet yliopistot maksavat yli 50 miljoonaa dollaria vuodessa ja eri yhtiöt lähes 20 miljoonaa hankeen aikana. Lisäksi on oletettavaa, että eri osapuolet saavat rahoitusta erilaisilta hallinnollisilta osapuolilta. Rahat käytetään pääasiassa itse tekniikan kehittämiseen ja tämän lisäksi tulee vielä kustannukset verkon käytöstä. Verkon käyttöstä laskutetaan siirrettävien datamäärän mukaan. Lisäksi tiedonsiirron laatutaso vaikuttaa hinnoitteluun. Aluksi laskutuksessa otetaan huomioon vain siirtonopeus, mutta myöhemmin hintaan voi vaikuttaa myös muut QoS-parametrit. Laskutuksessa on vielä ongelmia. Sitä ei ole saatu toimimaan riitävän luotettavasti.[9]

Internet2 ja NGI

Internet2:n lisäksi Yhdysvalloissa on tekeillä toinenkin "seuraavan sukupolven Internet" -projekti, NGI (Next Generation Internet). Siinä missä Internet2 on yliopistokeskeinen, eräänlaisen virtuaaliyliopiston luomiseen tähtäävä projekti, Next Generation Internet on Yhdysvaltojen valtion laitosten, kuten Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), the Department of Energy, the National Science Foundation, the National Aeronautics and Technology jne. hanke, jonka tarkoituksena on yhdistää valtion ja yliopistojen tutkimuslaitokset. Projekteilla on paljon yhtäläisyyksiä, molemmat mm. liittyvät osittain kaupalliseen Webiin, ja ovat riippuvaisia tavallisesta Internetistä esim. sähköpostin välityksessä. Projekteja rahoittavat myös osittain samat tahot. Jotkut tahot arvioivat, että Internet2:sta saattaa jossain vaiheessa tulla NGI:n osa, toiset taas pitävät kaksi hanketta tiukasti erillään. [5]

Tulevaisuus

Internet2:lle on olemassa selvä tarve. Se ei tule muuttamaan maailmaa yhtä paljon kuin alkuperäinen internet, mutta se kuitenkin avaa mahdollisuuden aivan uudenlaisille sovelluksille. Aluksi sovellukset ovat varmasti vain harvojen käytössä, mutta ajan myötä ne yleistynevät, samaan tapaan kuin on käynyt monien aikaisempienkin tekniikoiden kanssa, kuten vaikkapa televisio ja puhelin.

Vuoden 1999 puoliväliin mennessä tulisi olla valmiina jo melko suuri osa hankkeesta. Suurin osa kampusverkoista ja GigaPopeista tulisi olla yhdistettynä siihen mennessä. Mutta Internet2 ei tuolloin ole vielä lähelläkään valmista ja monet asiat jäävät vielä ensi vuosituhannelle. [8]

Internet2:ssa on huolestuttavaa sen amerikkalaiskeskeisyys. Muun maailman pitäisi myös alkaa kehittämään omia verkkojaan, kuten on jo esim. EU:n toimesta osittain aloitettukin. Myös NORDUnetissä, joka koostuu pohjoismaiden tutkimus- ja koulutusverkoista, on aloitettu NORDUnet-2 -niminen projekti. Sen päämääränä on nostaa Nordunetin taso kertaluokkaa ylemmäksi. Tämä projekti on saanut vaikutteita Intenet2-projektista ja se toimii yhteistyössä sen kanssa. NORDUnet- ja Internet2-yhteisöt ovat sopineet toimivansa yhteistyössä mm. standardien kehittämisessä ja tekniikan käyttöönoton edistämisessä. [3]

Tälläisten yhteistyöhankkeiden kautta voidaan tasa-arvoisemmin kehittää verkkotekniikoita eri puolilla maailmaa. Ja tämä on loppujen lopuksi kaikkien osapuolien etu. Mitä laajemmin käytetään samanlaista tekniikkaa, sitä halvempaa se on. Jos pystytäisiin luomaan koko maailman kattava huippunopea verkko, voisi sen avulla fyysiset välimatkat menettää merkityksensä. Tosin on aina muistettava, että suuressa osassa maailmaa ei ole vielä edes alkeellisintakaan tietoverkkoa olemassa, joten Internet2 luultavasti vain kasvattaa epätasa-arvoa teollisuusmaiden ja muun maailman välillä.


Lähdeluettelo

[1] Anon, Internet2, 03.11.1997,
<h ttp ://scv.bu.edu/vBNS/Seminar-10feb97/I2Apps/I2Internet2.html>

[2] FARNET, Inc., Gigapops, pre-competitive networks and America's Universities, [viitattu 1.12.1998],
<http://www.farnet.org/c hey enne/gigapops/>

[3] Heinisuo, Rami, Lehdistötiedoite, 30.09.1998,
<http://www.nordu.net/news /moupress.txt>

[4] Lammi, Jussi, Internet II tulee - Oletko valmis?, 14.11.1997,
<http://www.verkkouutiset.fi/arkisto/Arkisto_1997/14.marraskuu/INT ER2 .HTM>

[5] San Francisco Chronicle, Need for Speed Spawns 2 Internetlets , 28.07.1997,
<http://www.sfgate.com/cgi-bin/article.cgi?file=/c hro nicle/archive/1997/07/28/MN20332.DTL>

[6]University Corporation for Advanced Internet Development, Internet2: Application Examples, 24.09.1998,
<http:// www .internet2.edu/html/application_examples.html#>

[7] University of Chicago, Internet 2 Preliminary Engineering Report, 23.01.1997,
<http://whodunit.uch ica go.edu/i2/eiprint.html>

[8] University Corporation for Advanced Internet Development, Internet2: Engineering -- San Francisco presentation, 24.09.1998
<http://www.int ern et2.edu/html/eng_discussion.html>

[9] University Corporation for Advanced Internet Development, Internet2: Frequently Asked Questions, 24.09.1998
<http://www.internet2.ed u/h tml/faqs.html#>

Lisätietoja

Anon, The Internet Reinvented, Byte, helmikuu 1998,
Mielenkiintoinen artikkeli Internet2:sta.

Oakes, Chris, Internet Deux: Not Your Father's Net, 02.06.1997
<http:/ /ww w.wired.com/news/news/technology/story/4202.html>
Hyvä yleiskuvaus aiheesta.

University Corporation for Advanced Internet Development, The Internet2 Project, 24.09.1998
<http://www. int ernet2.edu/>
Internet2:n "virallinen" kotisivu.

University of North Carolina at Chapel Hill, Internet 2 Information, 31.08.1998
<http://www.ais.unc.edu/ I2/ local_app.html>
Pohjois-Carolinan Yliopiston Internet2-sivut.