Internet Gridlock

Obskurní bloger natáčí svou tříletou dceru recitování zápletky prvního filmu Star Wars. Sešívá ty nejlepší části – včetně rady mudrců Don’t speak back to Darth Vader; získá a zveřejní je na webu YouTube pro sdílení videí. Soubor si stáhne sedm milionů lidí. Postgraduální student University of Minnesota s dětským obličejem a nepravděpodobně hlubokým hlasem se natáčí, jak zpívá mysl otupující, opakující se sociální protestní píseň s názvem Čokoládový déšť : 23 milionů stažení. Samostatně popsaný inspirativní komik natáčí šestiminutovku taneční rutina to uzavírá jeho prezentace, které shrnují historii populárního tance od Elvise po Eminema: 87 milionů stažení.

Star Wars: Epizoda IV podle tříletého dítěte.

Stahování videí bezprecedentním tempem vysává šířku pásma. Přečtení krátkého článku v časopise může trvat šest minut. Sledování The Evolution of Dance také zabere šest minut – ale vyžaduje, abyste si stáhli 100krát více dat. Samotná Evoluce tance odeslala přes internet data v hodnotě 250 000 DVD.

Tento příběh byl součástí našeho vydání z července 2008

• Viz zbytek čísla
• předplatit

A YouTube je jen špičkou ledovce. Fanoušci Ztracený nebo Kancelář můžete sledovat zmeškané epizody na webových stránkách sítě. Netflix nyní streamuje videa svým předplatitelům přes internet a hudební obchod Amazon i Apple iTunes prodávají filmy a epizody televizních pořadů online. Sítě pro sdílení souborů typu peer-to-peer přešly z převodu čtyřminutových skladeb na hodinové Sopranistky epizod. A všechna tato videa jsou kvalitnější – a tedy náročnější na šířku pásma – než videa na YouTube.

Loni v listopadu se firma zabývající se výzkumem v oblasti IT s názvem Nemertes dostala na titulní stránky novin, když oznámila, že internetový provoz roste zhruba o 100 procent ročně a že ve Spojených státech do roku 2010 uživatelská poptávka překročí kapacitu sítě. Andrew Odlyzko, který provozuje Minnesota Internet Traffic Studies program na University of Minnesota, věří, že tempo růstu se blíží 50 procentům. Při tomto tempu by podle něj očekávaná vylepšení standardního síťového vybavení měla držet krok s nárůstem provozu.

Pokud je však skutečná rychlost růstu provozu někde mezi odhady Nemertes a Odlyzko, nebo pokud se online spustí video s vysokým rozlišením, pak by se dopravní zácpy na internetu mohly stát mnohem častějšími. A způsob, jakým se uvolní přetížení, bude mít důsledky pro principy otevřenosti a svobody, kterými se internet vyznačuje.

Čí bity vyhrávají?
Internet je hodně jako dálnice, ale ne, na rozdíl od všeobecného přesvědčení, superdálnice. Je to spíš jako čtyřproudá státní dálnice se semafory každých pět mil. Paket dat může propálit optické vlákno rychlostí světla, ale jednou za čas se dostane na křižovatku, kde má možnost odbočit z dalšího vlákna. Tam narazí na krabičku zvanou internetový router, která mu říká, kudy se má vydat. Pokud je provoz slabý, paket může projet křižovatku téměř bez ztráty rychlosti. Ale pokud příliš mnoho paketů dosáhne křižovatky ve stejnou dobu, musí se postavit do fronty a počkat, až je router provede. Když je čekání příliš dlouhé, máte zácpu.

Protokol pro řízení přenosu neboli TCP – jeden ze dvou základních protokolů internetu – obsahuje algoritmus pro řešení přetížení. V zásadě, pokud se daný datový spoj zahltí, TCP řekne všem počítačům, které přes něj odesílají pakety, aby snížily přenosové rychlosti na polovinu. Odesílatelé pak pomalu zvyšují své sazby zpět – dokud se věci znovu nezahltí. Pokud se však přenosová rychlost vašeho počítače neustále snižuje na polovinu, můžete skončit s mnohem menší šířkou pásma, než vám slibovaly reklamy vašeho poskytovatele širokopásmového připojení.

Někdy to není problém. Pokud stahujete video k pozdějšímu přehrání, můžete na několik hodin opustit počítač a nevšimnout si 10 minut přetížení. Pokud ale k poslechu živé hry World Series používáte streamovaný zvuk, každé malé prasknutí nebo přeskočení zvuku může být k vzteku. Pokud by router dokázal určit, o jaký druh provozu jde, mohl by pakety citlivé na zpoždění procházet a dočasně zadržet ostatní a všichni by byli šťastní.

Ale představa, že by poskytovatel internetových služeb (ISP) dělal hodnotové soudy o paketech putujících jeho sítí, mnohé lidi zneklidňuje. Internet, jak měl jeho název naznačovat, není jedinou sítí. Je to síť sítí, o většině z nichž průměrný uživatel nikdy neslyšel. Paket cestující na dlouhé vzdálenosti musí často projít několika sítěmi. Jakmile ISP začnou rozlišovat mezi pakety, co jim brání upřednostňovat pakety vlastních zákazníků na úkor jejich konkurentů? Předpokládejme, že poskytovatel internetových služeb uzavřel partnerství s – nebo vlastní – webovou službu, jako je vyhledávač nebo stránka sociální sítě. Nebo předpokládejme, že nabízí samostatnou službu – například telefon nebo televizi – která konkuruje internetovým službám. Pokud dokáže s některými pakety zacházet lépe než s jinými, má prostředky k nespravedlivé výhodě nad svými vlastními konkurenty, svými partnery nebo svými dceřinými společnostmi.

Myšlenka, že internet by měl být spravedlivý – že by si neměl vybírat oblíbené mezi uživateli, poskytovateli služeb, aplikacemi a typy obsahu – je obecně známá jako síťová neutralita. A je to princip, který byl v poslední době hodně ve zprávách poté, co jej zjevně porušil Comcast, druhý největší ISP ve Spojených státech.

Loni v létě vyšlo najevo, že Comcast záměrně zpomaloval peer-to-peer provoz posílaný přes jeho síť programy využívajícími populární protokol pro sdílení souborů BitTorrent. Federální komunikační komise souhlasila s vyšetřováním v sérii slyšení konaných na Harvardské a Stanfordské univerzitě na začátku roku 2008.

Nebyl to BitTorrent Inc., kdo si stěžoval FCC, ale spíše společnost s názvem Vuze se sídlem v Palo Alto v Kalifornii, která používá protokol BitTorrent – ​​naprosto legálně – k distribuci videa ve vysokém rozlišení přes internet. Jako distributor videa soutěží Vuze s Comcastem, i když je nakloněná. Specifickým snížením výkonu provozu BitTorrent, argumentoval Vuze, si Comcast dával nespravedlivou výhodu nad menším rivalem.

Na slyšení na Harvardu výkonný viceprezident Comcast David Cohen tvrdil, že jeho společnost jednala pouze během období silného přetížení a že zasahovala pouze do provozu nahrávaného do její sítě z počítačů, které současně neprováděly stahování. To byla dobrá známka, řekl Cohen, že počítače byly bez dozoru. Zpomalením nahrávání, řekl, Comcast neublížil nepřítomným uživatelům a dramaticky zlepšil výkon ostatních aplikací běžících po síti.

Ať už byla motivace Comcastu jakákoli, jeho střet s Vuze graficky ilustruje konflikt mezi řízením přetížení a principem síťové neutrality. Operátor, který pouze řídí náklady na své služby řízením přetížení, možná bude muset omezit náročné uživatele, říká Bob Briscoe, hlavní výzkumný pracovník v BT Networks Research Center v Ipswichi v Anglii. Operátor, který chce vybrat vítěze a rozhodne se říci, že tato určitá aplikace je poražený, může také omezit stejné aplikace. A je velmi těžké rozlišit mezi nimi.

Pro mnoho zastánců síťové neutrality je snadným východiskem z tohoto dilematu pro ISP zvýšení kapacity jejich sítí. Ale mají k tomu malou obchodní motivaci. Proč bych měl vkládat vylepšení do své platformy, když někdo jiný bude vydělávat peníze? říká David Clark, vedoucí výzkumný pracovník v Laboratoři počítačových věd a umělé inteligence MIT, který byl v letech 1981 až 1989 hlavním architektem internetového protokolu. Vuze prodává HD televizi téměř bez jakýchkoli kapitálových výdajů, říká Clark. Měl by ISP utratit miliony – nebo miliardy – za upgrady hardwaru, aby se Vuze mohl pustit do poskytování televize přes mou infrastrukturu bez jakýchkoli kapitálových nákladů a já z toho nemám žádné příjmy? U poskytovatelů internetových služeb, kteří také nabízejí televizní službu, je situace horší. Pokud zvýšení kapacity sítě pomůže službám jako Vuze získat podíl na trhu, masivní kapitálové výdaje poskytovatele internetových služeb by ve skutečnosti mohly snížit jeho příjmy. Clark říká, že pokud video již není produktem, může si to [ISP] označit, protože je doručováno prostřednictvím paketů, nemá žádný obchodní model.

Jak Clark zdůraznil na slyšení Harvard FCC, poskytovatelé internetových služeb mají možnost uhradit kapitálové výdaje tím, že budou účtovat těžkým uživatelům více než lehkým uživatelům. Většina z nich se však tomuto přístupu zatím bránila. To, co se zdráhali udělat, je účtovat za bajt, říká Odlyzko, jinak mají omezení využití – jen tolik gigabajtů, za jejichž překročení na vás bude uvalen represivní tarif. Průmysl je podivně připoután k tomuto univerzálnímu modelu, říká Timothy Wu, profesor právnické fakulty na Kolumbijské právnické fakultě, jemuž se obecně připisuje zásluha za vytvoření termínu neutralita sítě. Lidé si zvykli na cenový program „všechno, co můžeš sníst“, říká Wu, a je těžké změnit cenové plány.

Pokud však nedojde ke změně cenových struktur, poskytovatelé internetových služeb, kteří chtějí jak řídit přetížení, tak i zajistit spokojenost regulátorů, jsou v úzkých. Může jim technologie pomoci se z toho dostat?

Poslední kousek
Pro Boba Briscoea z BT jsou řeči o nespravedlivých technikách řízení přetížení poskytovatelů internetových služeb zavádějící, protože řízení přetížení na internetu bylo nikdy veletrh. Říkat počítačům, aby snížily své přenosové rychlosti na polovinu tváří v tvář přetížení, jak to dělá protokol TCP, je spravedlivé pouze tehdy, pokud všechny tyto počítače přispívají k přetížení stejným dílem. Ale v dnešním internetu některé aplikace pohlcují šířku pásma agresivněji než jiné. Pokud moje aplikace využívá čtyřikrát větší šířku pásma než vaše a oba snížíme přenosové rychlosti na polovinu, stále používám dvakrát větší šířku pásma než vy. Navíc, pokud je moje obžerství to, co způsobilo zácpu na prvním místě, jste penalizováni za mou nenasytnost. V ideálním případě bychom chtěli každému umožnit svobodu používat přesně to, co chtěl, říká Briscoe. Problém je v tom, že přetížení představuje omezení svobody jiných lidí, kterou moje svoboda způsobuje.

Briscoe navrhl schéma, ve kterém mohou chamtivé aplikace z větší části vysávat tolik šířky pásma, kolik chtějí, zatímco nenároční uživatelé internetu zaznamenají zvýšení rychlosti stahování – i když je síť přetížená. Trik je jednoduše přidělit každému internetovému předplatiteli měsíční kvótu datových paketů s vysokou prioritou, které získají neúměrně velkou šířku pásma během období přetížení. Jakmile lidé vyčerpají své kvóty, mohou pokračovat v používání internetu; budou jen vydáni na milost a nemilost dopravní situaci.

Uživatelé tedy budou chtít šetřit pakety s vysokou prioritou. Briscoe říká, že prohlížeč může zjistit, jak velké je stahování, než začne, a ve výchozím nastavení je prohlížeč nastaven tak, aby používal pakety s vysokou prioritou pouze pro malé soubory. Technicky zdatným uživatelům, kteří chtěli při jedné příležitosti upřednostnit nějaký velký soubor, však může malý ovládací panel umožnit vstup, stejně jako vy můžete vstoupit a změnit parametry svého síťového zásobníku, pokud opravdu chcete.

Briscoe věří, že pouhé poskytnutí možnosti uživatelům, aby si sami stanovili priority provozu, stačí k uklidnění obav o neutralitu sítě. Mám podezření, že 95 procent zákazníků, pokud by dostali na výběr mezi tím, zda to udělají sami, nebo to za ně udělá ISP, by prostě řeklo: 'Sakra, udělej to pro mě,' říká Briscoe. Důležité je, že byli požádáni. A mohli si za to sami. A myslím, že těch 5 procent, kteří si stěžují, jsou ti, kteří si přejí, aby byli požádáni.

Ve schématu Briscoe by uživatelé mohli platit více za větší kvóty paketů s vysokou prioritou, ale to by se nerovnalo typu omezení využití nebo represivního tarifu, o kterém Odlyzko říká, že ISP jsou opatrní. Každý předplatitel internetu by stále získal neomezené stahování. Někteří by jen získali lepší služby v obdobích přetížení.

Aby bylo možné určit, které pakety se započítávají do kvóty uživatele, poskytovatelé internetových služeb samozřejmě potřebují vědět, kdy je síť přetížená. A to se ukazuje být složitější, než se zdá. Pokud si předplatitel Comcast v New Yorku a předplatitel EarthLink v Kalifornii vyměňují data, jejich pakety putují přes několik různých sítí: Comcast’s, EarthLink’s a další mezi nimi. Pokud je v jedné z těchto sítí přetížení, odesílající a přijímající počítače to mohou vědět, protože některé z jejich paketů se ztrácejí. Ale pokud je přetížení v síti Comcast, EarthLink o tom neví a naopak. To je problém, pokud jsou poskytovatelé internetových služeb odpovědní za sledování kvót paketů svých zákazníků.

Briscoe navrhuje, aby když odesílající a přijímající počítače rozpoznaly přetížení na spoji mezi sebou, oznámily to svým ISP příznakem svých paketů – překlopením jediného bitu 0 na jeden . Hackeři se samozřejmě mohli pokusit ohrozit systém a přeprogramovat své počítače tak, aby popřeli, že by se setkali s přetížením, i když k němu skutečně došlo. Ale počítač, jehož nároky na přetížení jsou trvale v rozporu s ostatními, bude snadné odhalit. Prosazování poctivosti pravděpodobně není největším problémem Briscoeova schématu.

Přimět všechny, aby s tím souhlasili. Internetový paket se skládá z užitečného obsahu – části přenášené webové stránky, videa nebo telefonního hovoru – a záhlaví. Hlavička obsahuje internetové adresy odesílatele a příjemce spolu s dalšími informacemi, které směrovačům a přijímajícímu počítači říkají, jak s paketem zacházet. Když architekti internetu navrhli internetový protokol (IP), dali hlavičce paketu spoustu extra bitů pro použití dosud nepředstavitelnými službami. Všechny tyto extra bity byly rozděleny – kromě jednoho. To je bit, který chce Briscoe použít.

Mezi síťovými inženýry přitáhly nápady Briscoe velkou pozornost a velkou podporu. Ale poslední kousek je těžký prodej a on to ví. Obtížné [části] na tom je získat souhlas, že by se to mělo udělat, říká. Protože když chcete změnit IP, protože polovina světa je nyní postavena na IP, je to jako dohadovat se o změně – já nevím, pravidla kriketu nebo tak něco.

Jednoho dne by internet mohl ke zvládání přetížení používat přístup podobný tomu, který měl Briscoe. Ale ten den je pravděpodobně roky daleko. Crunch šířky pásma nemusí být.

Podivní spolubydlící
Většina se shoduje na tom, že nedávný nárůst internetového provozu je způsoben stahováním videí a přenosy souborů peer-to-peer, ale nikdo si není jistý, jak velkou odpovědnost každý z nich nese. Poskytovatelé internetových služeb znají rozložení provozu pro své vlastní sítě, ale nezveřejňují je a rozložení daného poskytovatele nemusí odrážet rozložení internetu jako celku. Stahování videí však nezatěžuje šířku pásma tak, jak to dělá mnoho programů typu peer-to-peer. A víme, že provoz typu peer-to-peer je typ, na který Comcast zasáhl.

ISP a sítě peer-to-peer však nejsou přirozenými antagonisty. Stahování BitTorrent může využívat velkou šířku pásma, ale využívá ji mnohem efektivněji než tradiční stahování; proto je to tak rychlé. Protokoly peer-to-peer by v zásadě mohly pomoci distribuovat zatížení serveru po síti a eliminovat úzká místa. Problém, říká Mung Chiang, docent elektrotechniky na Princetonské univerzitě (a člen loňského TR35), je vzájemná ignorace, kterou poskytovatelé internetových služeb a sítě peer-to-peer udržují ve jménu síťové neutrality.

ISP se při řešení přetížení nespoléhají pouze na protokol TCP. Aktivně spravují své sítě, identifikují ucpané odkazy a směrují provoz kolem nich. Počítače s BitTorrentem zároveň neustále hledají nové peery, kteří mohou nahrávat data rychleji, a vyřazují peery, jejichž přenosy se zpomalily. Problém je podle Chianga v tom, že sítě typu peer-to-peer reagují na přetížení mnohem rychleji než poskytovatelé internetových služeb. Pokud mnoho počítačů s programy typu peer-to-peer odesílá provoz přes stejný odkaz, může se stát, že všechny zaznamenají zpomalení stahování, takže budou hledat nové kolegy. V době, kdy se ISP rozhodne směrovat kolem přetížené linky, se peer-to-peer provoz může přesunout jinam: ISP účinně utěsnil široce otevřené potrubí. Ještě horší je, že jeho nový plán směrování může skončit odesíláním provozu přes odkazy, které se od té doby přetížily.

Ale, říká Chiang, předpokládejme, že provozovatel sítě řekne distributorovi obsahu něco o své síti: trasu, kterou používám, metriku, kterou používám, způsob, jakým aktualizuji své trasy. Nebo naopak: distributor obsahu říká něco o způsobu, jakým zachází se servery nebo jak vybírá peery. Zvyšuje se efektivita sítě.

Průmyslové konsorcium s názvem P4P Working Group – vedené Verizonem a newyorskou peer-to-peer společností Pando – právě takovou možnost zkoumá. Verizon a Pando testovaly protokol nazvaný P4P, který vytvořil Haiyong Xie, doktorand počítačových věd na Yale University. S P4P dodávají poskytovatelé internetových služeb i sítě peer-to-peer abstraktní informace o rozvržení své sítě do centrálního počítače, který tyto informace spojí a vytvoří novou hybridní síťovou mapu. Sítě typu peer-to-peer mohou mapu používat, aby se vyhnuly úzkým místům.

Ve zkušební verzi systém P4P umožnil zákazníkům Verizon, kteří používají službu optických kabelů Fios a peer-to-peer síť Pando, stahovat soubory třikrát až sedmkrát rychleji, než by jinak mohli, říká Laird Popkin, technologický ředitel společnosti Pando. . Do jisté míry to bylo proto, že protokol byl lepší při hledání vrstevníků, kteří byli součástí sítě Verizon, na rozdíl od nějaké vzdálené sítě.

Strach Rovná?
Každý technický pokus překonat přetížení však nakonec naráží na princip síťové neutrality. Přestože je BitTorrent Inc. základním členem P4P Working Group, její hlavní technologický ředitel Eric Klinker zůstává znepokojen myšlenkou, že by sítě peer-to-peer a poskytovatelé internetových služeb sdíleli informace. Obává se, že protokol jako P4P by mohl poskytovateli internetových služeb umožnit zkreslovat topologii sítě ve snaze udržet provoz na místní úrovni, takže nemusí platit poplatky za přístup k odesílání provozu přes jiné sítě.

Dokonce i návrh Davida Clarka, aby poskytovatelé internetových služeb jednoduše účtovali svým zákazníkům podle využití, by mohl ohrozit neutralitu. Jak zdůrazňuje Mung Chiang, poskytovatel internetových služeb, který také prodával televizní služby, by mohl své poplatky vyrovnat tak, aby zákazníci, kteří sledovali hodně internetové televize ve vysokém rozlišení, vždy nakonec zaplatili více, než by měli za kabelové předplatné. Takže otázka, která se vznáší nad každou diskusí o přetížení a neutralitě, zní: Musí vláda zasáhnout, aby zajistila, že všichni budou hrát fér?

Přes všechny Klinkerovy obavy ohledně P4P se zdá, že BitTorrent dospěl k závěru, že tomu tak není. V únoru se Klinker připojil k zástupcům Vuze a několika aktivistickým skupinám ve veřejné podpoře legislativy síťové neutrality, kterou navrhl kongresman z Massachusetts Ed Markey. Na konci března však po slyšení na Harvardu vydaly BitTorrent a Comcast společnou tiskovou zprávu, v níž oznámily, že budou spolupracovat na vývoji metod výběru kolegů, které snižují přetížení. Comcast by při správě přetížení zvolil přístup bez ohledu na protokol – zaměřoval by se pouze na uživatele s velkou šířkou pásma, nikoli na konkrétní aplikace – a zvýšil by množství dostupné šířky pásma pro své zákazníky pro nahrávání. BitTorrent mezitím souhlasil s tím, že tyto technické problémy lze vyřešit soukromými obchodními diskusemi bez nutnosti zásahu vlády.

FCC, říká Clark, nepochybně něco udělá, pokud průmysl nevyřeší současnou bezvýchodnou situaci. Dodává však, že je možné, že střední odpovědí je, že ostražitost ze strany regulátorů uvalí na trh disciplínu, která přiměje trh najít řešení.

To by byla pro Chianga vítaná zpráva. Vládní legislativu často dělají lidé, kteří nemusí technologii tak dobře znát, říká, a proto mají tendenci ignorovat některé proveditelnosti a realitu technologie.

Timothy Wu se však domnívá, že nařízení o neutralitě sítě by mohla být napsána na úrovni obecnosti, která na trhu neukládá žádná omezení zabíjející inovace, a přitom stále dává FCC volnost k potrestání provinilců. Říká, že existuje dostatek precedentů pro široké zákazy, které federální agentury vykládají případ od případu. V pracovním právu máme obecné pravidlo, které říká, že byste neměli diskriminovat, ale ve skutečnosti máme fakt, že nesmíte diskriminovat, pokud k tomu nemáte dobrý důvod, říká. Možná, že někdo musí mluvit arabsky, aby byl špión. Ale říkat, že k podávání jídla musíte být bílý, není totéž.

V konečném důsledku se však problémy internetu vždy nejlépe vyřešily kolektivně, během jeho dlouhé historie, říká Wu. Drží to pohromadě lidé, kteří jsou rozumní… rozumní a jsou součástí obří komunity. To, že to vůbec funguje, je směšné.

Larry Hardesty je a Recenze technologie starší redaktor.

skrýt