Gridlock di Internet

Un oscuro blogger filma sua figlia di tre anni recitando la trama del primo film di Star Wars. Cuce insieme le parti migliori, incluso il saggio consiglio Non rispondere a Darth Vader; li prenderà e li pubblicherà sul sito di condivisione di video YouTube. Sette milioni di persone scaricano il file. Uno studente laureato dell'Università del Minnesota dalla faccia da bambino con una voce incredibilmente profonda si filma mentre canta una canzone di protesta sociale ripetitiva e sbalorditiva chiamata Pioggia di cioccolato : 23 milioni di download. Un comico che si autodefinisce ispiratore filma i sei minuti coreografia che chiude le sue presentazioni, che riassume la storia della danza popolare da Elvis a Eminem: 87 milioni di download.

Star Wars: Episodio IV secondo un bambino di tre anni.

I download di video stanno assorbendo la larghezza di banda a una velocità senza precedenti. La lettura online di un breve articolo di una rivista potrebbe richiedere sei minuti. Anche guardare The Evolution of Dance richiede sei minuti, ma richiede il download di una quantità di dati 100 volte superiore. La sola evoluzione della danza ha inviato su Internet l'equivalente di 250.000 DVD di dati.

Questa storia faceva parte del nostro numero di luglio 2008

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E YouTube è solo la punta dell'iceberg. fan di Perduto o L'ufficio possono guardare gli episodi persi sui siti Web della rete. Netflix ora trasmette video in streaming ai suoi abbonati su Internet e sia Amazon che il negozio di musica iTunes di Apple vendono film ed episodi di programmi TV online. Le reti di condivisione file peer-to-peer sono passate dal trasferimento di brani di quattro minuti a brani di un'ora soprano Episodi. E tutti questi video sono di qualità superiore e quindi richiedono più larghezza di banda rispetto a quelli di YouTube.

Lo scorso novembre, una società di ricerca IT chiamata Nemertes ha fatto notizia segnalando che il traffico Internet cresceva di circa il 100% all'anno e che negli Stati Uniti la domanda degli utenti avrebbe superato la capacità della rete entro il 2010. Andrew Odlyzko, che gestisce gli studi sul traffico Internet del Minnesota programma presso l'Università del Minnesota, ritiene che il tasso di crescita sia più vicino al 50 percento. A quel ritmo, dice, i miglioramenti previsti nelle apparecchiature di rete standard dovrebbero tenere il passo con l'aumento del traffico.

Ma se il tasso reale di crescita del traffico è da qualche parte tra le stime di Nemertes e Odlyzko, o se i video ad alta definizione decollano online, la congestione del traffico su Internet potrebbe diventare molto più comune. E il modo in cui viene alleviata la congestione avrà implicazioni per i principi di apertura e libertà che sono arrivati ​​a caratterizzare Internet.

Di chi vincono i bit?
Internet è molto simile a un'autostrada, ma non, contrariamente alla credenza popolare, un'autostrada. È più simile a un'autostrada statale a quattro corsie con semafori ogni cinque miglia circa. Un pacchetto di dati può divampare lungo una fibra ottica alla velocità della luce, ma ogni tanto raggiunge un'intersezione in cui ha la possibilità di diramarsi su un'altra fibra. Lì incontra una scatola chiamata router Internet, che gli dice in che direzione andare. Se il traffico è scarso, il pacchetto può superare l'incrocio con quasi nessuna perdita di velocità. Ma se troppi pacchetti raggiungono l'intersezione contemporaneamente, devono mettersi in coda e attendere che il router li introduca. Quando l'attesa diventa troppo lunga, hai congestione.

Il protocollo di controllo della trasmissione, o TCP, uno dei due protocolli fondamentali di Internet, include un algoritmo per la gestione della congestione. Fondamentalmente, se un dato collegamento dati viene congestionato, TCP dice a tutti i computer che inviano pacchetti su di esso di dimezzare le loro velocità di trasmissione. I mittenti poi aumentano lentamente le loro tariffe, fino a quando le cose non si congestionano di nuovo. Ma se la velocità di trasmissione del tuo computer viene costantemente dimezzata, potresti ritrovarti con molta meno larghezza di banda rispetto a quanto promesso dagli annunci del tuo provider di banda larga.

A volte non è un problema. Se stai scaricando un video da guardare in seguito, potresti lasciare il computer per alcune ore e non notare 10 minuti di congestione. Ma se stai usando l'audio in streaming per ascoltare una partita delle World Series dal vivo, ogni piccolo pop o salto audio può essere esasperante. Se un router potesse solo dire quale tipo di traffico era quale, potrebbe far passare i pacchetti sensibili al ritardo e trattenere temporaneamente gli altri, e tutti sarebbero felici.

Ma l'idea che un provider di servizi Internet (ISP) emetta giudizi di valore sui pacchetti che viaggiano sulla sua rete mette a disagio molte persone. Internet, come voleva dire il suo nome, non è una singola rete. È una rete di reti, la maggior parte delle quali l'utente medio non ha mai sentito parlare. Un pacchetto che percorre lunghe distanze spesso deve attraversare diverse reti. Una volta che gli ISP si sono impegnati a discriminare tra i pacchetti, cosa impedisce loro di dare la priorità ai pacchetti dei propri clienti, a scapito dei loro concorrenti? Supponiamo che un ISP abbia collaborato con, o possieda, un servizio Web, come un motore di ricerca o un sito di social network. Oppure supponiamo che offra un servizio separato, come il telefono o la televisione, in concorrenza con i servizi Internet. Se può trattare alcuni pacchetti meglio di altri, ha i mezzi per ottenere un vantaggio sleale sui propri rivali, sui suoi partner o sulle sue sussidiarie.

L'idea che Internet debba essere equo, ovvero che non debba scegliere i preferiti tra utenti, fornitori di servizi, applicazioni e tipi di contenuti, è generalmente nota come neutralità della rete. Ed è un principio che ha fatto molto notizia ultimamente, dopo la sua apparente violazione da parte di Comcast, il secondo ISP degli Stati Uniti.

La scorsa estate, è diventato chiaro che Comcast stava rallentando intenzionalmente il traffico peer-to-peer inviato sulla sua rete dai programmi che utilizzano il popolare protocollo di condivisione file BitTorrent. La Federal Communications Commission ha accettato di indagare, in una serie di udienze tenute presso le università di Harvard e Stanford all'inizio del 2008.

Non era BitTorrent Inc. che si era lamentato con la FCC, ma piuttosto una società chiamata Vuze, con sede a Palo Alto, in California, che utilizza il protocollo BitTorrent, perfettamente legalmente, per distribuire video ad alta definizione su Internet. Come distributore video, Vuze è in concorrenza, per quanto sbilanciata, con Comcast. Degradando in modo specifico le prestazioni del traffico BitTorrent, ha affermato Vuze, Comcast si stava dando un vantaggio sleale su un rivale più piccolo.

All'udienza di Harvard, il vicepresidente esecutivo di Comcast, David Cohen, ha sostenuto che la sua azienda aveva agito solo durante periodi di grave congestione e che aveva interferito solo con il traffico caricato sulla sua rete da computer che non eseguivano simultaneamente i download. Questa era una buona indicazione, ha detto Cohen, che i computer erano incustoditi. Rallentando i caricamenti, ha affermato, Comcast non stava danneggiando gli utenti assenti e stava migliorando notevolmente le prestazioni di altre applicazioni in esecuzione sulla rete.

Qualunque siano state le motivazioni di Comcast, il suo incontro con Vuze illustra graficamente il conflitto tra la gestione della congestione e il principio della neutralità della rete. Un operatore che sta solo gestendo il costo del suo servizio gestendo la congestione potrebbe dover limitare gli utenti pesanti, afferma Bob Briscoe, capo ricercatore presso il Networks Research Center di BT a Ipswich, in Inghilterra. Un operatore che vuole scegliere i vincitori e sceglie di dire che questa determinata applicazione è un perdente può anche limitare le stesse applicazioni. Ed è molto difficile dire la differenza tra i due.

Per molti sostenitori della neutralità della rete, il modo più semplice per uscire da questo dilemma è che gli ISP aumentino la capacità delle loro reti. Ma hanno pochi incentivi economici per farlo. Perché dovrei mettere un miglioramento nella mia piattaforma se qualcun altro sta per fare i soldi? afferma David Clark, ricercatore senior presso il Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory del MIT, che dal 1981 al 1989 è stato il principale architetto del protocollo di Internet. Vuze sta vendendo la televisione HD quasi senza alcun tipo di spesa in conto capitale, afferma Clark. Un ISP dovrebbe spendere milioni o miliardi in aggiornamenti hardware in modo che Vuze possa iniziare a fornire la televisione sulla mia infrastruttura senza alcun costo di capitale e non ottengo alcun reddito da questo? Per gli ISP che offrono anche servizi televisivi, la situazione è peggiore. Se un aumento della capacità della rete aiuta servizi come Vuze a guadagnare quote di mercato, l'enorme esborso di capitale dell'ISP potrebbe effettivamente ridurre i suoi ricavi. Se il video non è più un prodotto [l'ISP] può contrassegnare perché viene consegnato tramite pacchetti, afferma Clark, non ha un modello di business.

Come ha sottolineato Clark all'udienza della FCC di Harvard, gli ISP hanno la possibilità di sostenere le spese in conto capitale addebitando agli utenti pesanti più di quanto addebitano agli utenti leggeri. Ma finora, la maggior parte di loro ha resistito a questo approccio. Quello che sono stati riluttanti a fare è addebitare per byte, dice Odlyzko, oppure avere limiti all'utilizzo, solo tanti gigabyte, oltre i quali sei colpito da una tariffa punitiva. L'industria è stranamente attaccata a questo modello universale, afferma Timothy Wu, un professore della Columbia Law School a cui è generalmente attribuito il merito di aver coniato il termine neutralità della rete. Hanno persone abituate a un programma di prezzi all-you-can-eat, dice Wu, ed è difficile cambiare i piani tariffari.

In assenza di un cambiamento nelle strutture dei prezzi, tuttavia, gli ISP che vogliono sia gestire la congestione che soddisfare i regolatori sono in difficoltà. La tecnologia può aiutarli a tirarli fuori?

L'ultimo pezzo
Per Bob Briscoe di BT, parlare delle ingiuste tecniche di gestione della congestione degli ISP è fuorviante, perché la gestione della congestione su Internet era mai giusto. Dire ai computer di dimezzare la velocità dei dati in caso di congestione, come fa il protocollo TCP, è giusto solo se tutti quei computer contribuiscono equamente alla congestione. Ma nell'Internet di oggi, alcune applicazioni divorano la larghezza di banda in modo più aggressivo di altre. Se la mia applicazione utilizza una larghezza di banda quattro volte superiore alla tua ed entrambi dimezziamo le nostre velocità di trasmissione, sto ancora utilizzando il doppio della larghezza di banda rispetto a te inizialmente. Inoltre, se la mia gola è ciò che ha causato la congestione in primo luogo, sei penalizzato per la mia avidità. Idealmente, vorremmo consentire a tutti la libertà di usare esattamente ciò che volevano, afferma Briscoe. Il problema è che la congestione rappresenta il limite alla libertà degli altri che la mia libertà provoca.

Briscoe ha proposto uno schema in cui le applicazioni avide possono, per la maggior parte, assorbire tutta la larghezza di banda che desiderano, mentre gli utenti Internet leggeri vedranno aumentare la velocità di download, anche quando la rete è congestionata. Il trucco è semplicemente assegnare a ogni abbonato Internet una quota mensile di pacchetti di dati ad alta priorità che ottengono una fetta sproporzionatamente ampia di larghezza di banda durante i periodi di congestione. Una volta che le persone esauriscono le loro quote, possono continuare a utilizzare Internet; saranno solo alla mercé delle condizioni del traffico.

Quindi gli utenti vorranno conservare i pacchetti ad alta priorità. Un browser può dire quanto è grande un download prima che inizi, dice Briscoe, e per impostazione predefinita, il browser sarebbe impostato per utilizzare i pacchetti ad alta priorità solo per i file di piccole dimensioni. Per gli utenti esperti di tecnologia che volevano dare la priorità a un file di grandi dimensioni in una singola occasione, tuttavia, un piccolo pannello di controllo potrebbe consentire loro di entrare, proprio come puoi entrare e modificare i parametri del tuo stack di rete se lo desideri davvero.

Solo concedere agli utenti la possibilità di stabilire da soli le priorità del traffico, secondo Briscoe, è sufficiente per alleviare le preoccupazioni sulla neutralità della rete. Sospetto che il 95% dei clienti, se gli fosse data la possibilità di scegliere tra farlo da soli o l'ISP che lo fa per loro, direbbe semplicemente: Oh, cavolo, fallo per me, dice Briscoe. L'importante è che sia stato chiesto loro. E avrebbero potuto farlo loro stessi. E penso che quel 5% che si lamenta siano quelli che vorrebbero che gli fosse chiesto.

Nello schema di Briscoe, gli utenti potrebbero pagare di più per quote maggiori di pacchetti ad alta priorità, ma questo non equivarrebbe al tipo di limite di utilizzo o tariffa punitiva di cui, secondo Odlyzko, gli ISP diffidano. Ogni abbonato a Internet otterrebbe comunque download illimitati. Alcuni otterrebbero solo un servizio migliore durante i periodi di congestione.

Per determinare quali pacchetti vengono conteggiati rispetto alla quota di un utente, ovviamente, gli ISP dovrebbero sapere quando la rete è congestionata. E questo risulta essere più complicato di quanto sembri. Se un abbonato Comcast a New York e un abbonato EarthLink in California stanno scambiando dati, i loro pacchetti viaggiano su diverse reti: Comcast, EarthLink e altre nel mezzo. Se c'è una congestione su una di quelle reti, i computer di invio e di ricezione possono dirlo, perché alcuni dei loro pacchetti si stanno perdendo. Ma se la congestione è sulla rete di Comcast, EarthLink non lo sa e viceversa. Questo è un problema se gli ISP sono responsabili del monitoraggio delle quote dei pacchetti dei loro clienti.

Briscoe propone che quando i computer mittente e ricevente riconoscono la congestione sul collegamento tra di loro, lo indicano ai loro ISP contrassegnando i loro pacchetti, lanciando un singolo bit da 0 a uno . Ovviamente, gli hacker potrebbero provare a ingannare il sistema, riprogrammando i loro computer in modo da negare di aver riscontrato congestione quando effettivamente lo hanno fatto. Ma un computer le cui affermazioni sulla congestione sono costantemente in contrasto con quelle di tutti gli altri sarà facile da scovare. Far rispettare l'onestà probabilmente non è il problema più grande per lo schema di Briscoe.

Mettere tutti d'accordo su questo lo è. Un pacchetto Internet è costituito da un payload (una parte della pagina Web, video o telefonata che viene trasmessa) e un'intestazione. L'intestazione contiene gli indirizzi Internet del mittente e del destinatario, insieme ad altre informazioni che indicano ai router e al computer ricevente come gestire il pacchetto. Quando gli architetti di Internet hanno progettato il protocollo Internet (IP), hanno fornito all'intestazione del pacchetto un mucchio di bit extra, per l'utilizzo da parte di servizi ancora inimmaginabili. Tutti quei bit extra sono stati suddivisi, tranne uno. Questo è il bit che Briscoe vuole usare.

Tra gli ingegneri di rete, le idee di Briscoe hanno attirato molta attenzione e molto supporto. Ma l'ultimo pezzo è difficile da vendere, e lui lo sa. La [parte] difficile nel farlo è ottenere un accordo sul fatto che dovrebbe essere fatto, dice. Perché quando vuoi cambiare IP, perché metà del mondo è ora costruito sopra l'IP, è come discutere per cambiare, non lo so, le regole del cricket o qualcosa del genere.

Un giorno, Internet potrebbe utilizzare un approccio molto simile a quello di Briscoe per gestire la congestione. Ma quel giorno è probabilmente lontano anni. Una crisi di larghezza di banda potrebbe non esserlo.

Strani compagni di letto
La maggior parte concorda sul fatto che il recente picco nel traffico Internet sia dovuto ai download di video e ai trasferimenti di file peer-to-peer, ma nessuno è sicuro di quanta responsabilità abbia ciascuno. Gli ISP conoscono le distribuzioni del traffico per le proprie reti, ma non le divulgano e la distribuzione di un determinato ISP potrebbe non riflettere quella di Internet nel suo insieme. Tuttavia, i download di video non occupano la larghezza di banda come fanno molti programmi peer-to-peer. E sappiamo che il traffico peer-to-peer è il tipo su cui Comcast ha represso.

Tuttavia, gli ISP e le reti peer-to-peer non sono antagonisti naturali. Un download BitTorrent può utilizzare molta larghezza di banda, ma la utilizza in modo molto più efficiente rispetto a un download tradizionale; ecco perché è così veloce. In linea di principio, i protocolli peer-to-peer potrebbero aiutare a distribuire il carico del server su una rete, eliminando i colli di bottiglia. Il problema, afferma Mung Chiang, professore associato di ingegneria elettrica all'Università di Princeton (e membro del TR35 dello scorso anno), è la reciproca ignoranza che gli ISP e le reti peer-to-peer hanno mantenuto in nome della neutralità della rete.

Gli ISP non si affidano solo al protocollo TCP per gestire la congestione. Gestiscono attivamente le loro reti, identificando i collegamenti intasati e instradando il traffico intorno a loro. Allo stesso tempo, i computer che eseguono BitTorrent sono costantemente alla ricerca di nuovi peer in grado di caricare i dati più rapidamente e di eliminare i peer le cui trasmissioni sono diventate lente. Il problema, secondo Chiang, è che le reti peer-to-peer rispondono alla congestione molto più velocemente degli ISP. Se un gruppo di computer che eseguono programmi peer-to-peer inviano traffico tramite lo stesso collegamento, potrebbero vedere tutti i loro download rallentare, quindi andranno alla ricerca di nuovi peer. Nel momento in cui l'ISP decide di aggirare il collegamento congestionato, il traffico peer-to-peer potrebbe essersi spostato altrove: l'ISP ha effettivamente sigillato un tubo completamente aperto. Ancora peggio, il suo nuovo piano di routing potrebbe finire per inviare traffico su collegamenti che da allora sono diventati congestionati.

Ma, dice Chiang, supponiamo che l'operatore di rete dica al distributore di contenuti qualcosa sulla sua rete: il percorso che sto usando, la metrica che sto usando, il modo in cui sto aggiornando i miei percorsi. O viceversa: il distributore di contenuti dice qualcosa sul modo in cui tratta i server o seleziona i peer. L'efficienza della rete migliora.

Un consorzio industriale chiamato P4P Working Group, guidato da Verizon e dalla società peer-to-peer di New York Pando, sta esplorando proprio questa possibilità. Verizon e Pando hanno testato un protocollo chiamato P4P, creato da Haiyong Xie, uno studente di dottorato in informatica alla Yale University. Con P4P, sia gli ISP che le reti peer-to-peer forniscono informazioni astratte sui loro layout di rete a un computer centrale, che unisce le informazioni per produrre una nuova mappa di rete ibrida. Le reti peer-to-peer possono utilizzare la mappa per evitare colli di bottiglia.

Nella prova, il sistema P4P ha consentito ai clienti di Verizon che utilizzano il servizio via cavo in fibra ottica Fios e la rete peer-to-peer di Pando di scaricare file da tre a sette volte più velocemente di quanto avrebbero potuto fare altrimenti, afferma Laird Popkin, chief technology officer di Pando . In una certa misura, ciò era dovuto al fatto che il protocollo era migliore nel trovare peer che facevano parte della rete di Verizon, rispetto a una rete remota.

Spaventato Dritto?
Tuttavia, ogni tentativo tecnico per sconfiggere la congestione si scontra con il principio della neutralità della rete. Anche se BitTorrent Inc. è un membro fondamentale del P4P Working Group, il suo chief technology officer, Eric Klinker, rimane diffidente sull'idea che le reti peer-to-peer e gli ISP condividano le informazioni. Si preoccupa che un protocollo come P4P possa consentire a un ISP di rappresentare erroneamente la sua topologia di rete nel tentativo di mantenere il traffico locale, quindi non deve pagare costi di accesso per inviare traffico su altre reti.

Anche la proposta di David Clark che gli ISP addebitino semplicemente i propri clienti in base all'utilizzo potrebbe minacciare la neutralità. Come sottolinea Mung Chiang, un ISP che vendeva anche servizi TV potrebbe graduare le sue tariffe in modo che i clienti che guardano molta TV Internet ad alta definizione finiscano sempre per pagare più di quanto avrebbero pagato per gli abbonamenti via cavo. Quindi la domanda che incombe su ogni discussione sulla congestione e la neutralità è: il governo deve intervenire per garantire che tutti giochino in modo corretto?

Nonostante tutte le preoccupazioni di Klinker sul P4P, BitTorrent sembra aver concluso che non è così. A febbraio, Klinker si era unito ai rappresentanti di Vuze ea diversi gruppi di attivisti in un'approvazione pubblica della legislazione sulla neutralità della rete proposta dal membro del Congresso del Massachusetts Ed Markey. Alla fine di marzo, tuttavia, dopo le udienze di Harvard, BitTorrent e Comcast hanno emesso un comunicato stampa congiunto annunciando che avrebbero collaborato per sviluppare metodi di selezione dei pari che riducano la congestione. Comcast adotterebbe un approccio indipendente dal protocollo alla gestione della congestione, rivolgendosi solo agli utenti con larghezza di banda elevata, non ad applicazioni particolari, e aumenterebbe la quantità di larghezza di banda disponibile per i suoi clienti per i caricamenti. BitTorrent, nel frattempo, ha convenuto che questi problemi tecnici possono essere risolti attraverso discussioni aziendali private senza la necessità dell'intervento del governo.

La FCC, dice Clark, farà qualcosa, non c'è dubbio, se l'industria non risolverà l'attuale impasse. Ma, aggiunge, è possibile che la risposta intermedia qui sia che la vigilanza dei regolatori imporrà una disciplina al mercato che indurrà il mercato a trovare la soluzione.

Sarebbe una buona notizia per Chiang. Spesso, la legislazione del governo è fatta da persone che potrebbero non conoscere così bene la tecnologia, dice, e quindi tendono a ignorare alcune delle fattibilità e delle realtà della tecnologia.

Ma Timothy Wu ritiene che le norme sulla neutralità della rete potrebbero essere scritte a un livello di generalità che non imponga al mercato restrizioni che uccidano l'innovazione, pur concedendo alla FCC la libertà di punire i trasgressori. C'è un ampio precedente, dice, per ampie proscrizioni che le agenzie federali interpretano caso per caso. Nel diritto del lavoro, abbiamo una regola generale che dice che non dovresti discriminare, ma in realtà abbiamo il fatto che non ti è permesso discriminare se non hai una buona ragione, dice. Forse qualcuno deve parlare arabo per essere una spia. Ma dire che devi essere bianco per servire il cibo non è la stessa cosa.

In definitiva, tuttavia, i problemi di Internet sono sempre stati risolti meglio collettivamente, attraverso la sua lunga storia, afferma Wu. È tenuto insieme da persone ragionevoli... ragionevoli e parte di una comunità gigantesca. Il fatto che funzioni è ridicolo.

Larry Hardesty è un Revisione della tecnologia Editore anziano.

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