Internet 2
หลายคนอาจจะเคยคิดจินตนาการกันว่าใน อนาคต
Internet จะเป็นอย่างไร
จะมี application ลักษณะใดให้ใช้งานบ้าง คำถามนี้อาจจะตอบได้ไม่ง่ายนัก แต่ถ้าเราดูจากการเติบโตของ Internet ตั้งแต่ในอดีตเราอาจจะพอเดาแนวโน้มของมันได้ .. Internet ในอดีตรองรับการทำงานที่ เป็น text mode เช่น remote
login, file transfer, และ e-mail .. ปัจจุบัน
มี web, low-quality audio/video, client-server ซึ่งถือเป็นการปฏิวัติรูปแบบของ
Internet ในอดีต ถ้ามองจากข้อมูลที่วิ่งอยู่ใน
Internet ตามนี้ ก็คงเดาได้ไม่ยากว่า
Internet จะเข้าสู่ยุคของ multimedia จะมี application
อย่าง telephony, video conference, HDTV ที่ทุกคนสามารถใช้งานได้จากเครื่องของตัวเอง
Internet จะขยายตัวออกไปสู่ wireless components, embedded
systems, และอุปกรณ์อื่นๆ ที่ไม่ใช่เครื่อง PC เหมือนในปัจจุบัน จะเห็นได้ว่า app lications เริ่มจะมีให้เห็นบ้างแล้วในปัจจุบัน
แต่ก็ยังทำได้ไม่เต็มที่นักและการใช้งานก็ยังคงจำกัดอยู่แค่บางจุดสาเหตุก็มาจากตัว
Internet ที่เราใช้อยู่ทุกวันนี้ไม่ได้ออกแบบให้รองรับงานประเภท
multimedia หรือ real-time applications ที่ต้องการการโต้ตอบอย่างรวดเร็ว และยังมีข้อจำกัดในการรองรับข้อมูล multimedia
กับผู้ใช้จำนวนมากๆ .. การออกแบบ Internet ที่สามารถรองรับผู้ใช้จำนวนมากและยังใช้งานเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
จึงมีความจำเป็น และนั่นก็เป็นที่มาของ Internet2 นี่ล่ะครับ
Internet2 (I2) เป็นโครงการภายใต้ความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยในสหรัฐอเมริกาที่เรียกว่า
UCAID (University Corporation for Advanced Internet Development) .. โครงการนี้จัดทำขึ้นเพื่อพัฒนา applications และ technology
ที่จะใช้งานในเครือข่าย Internet ในอนาคต
และพยายามเร่งให้ Internet เติบโตในเชิงของ application
เร็วขึ้น .. เครือข่าย Internet2 จึงเป็นเสมือนกับเครือข่ายที่ใช้ทดลองและทดสอบการทำงานของ
protocols, services, และ applications ใหม่ๆ เช่น IPv6, Multicasting และ Quality
of Service (QoS) ซึ่งจะเอามาใช้งานในเครือข่าย Internet จริงๆ ในอนาคต ... เอาล่ะครับ เมื่อพอจะทราบแล้วว่า Internet2 คืออะไร ทีนี้ก็มาถึงตัวเครือข่าย ที่รองรับการทำงานกันดีกว่าครับ
Abilene
: The Internet2 Backbone
Internet2 มีโครงสร้างพื้นฐานเป็นเครือข่ายความเร็วสูงขนาดใหญ่
เพื่อจำลองสภาพของ Internet ในอนาคตเครือข่ายนี้จะเป็นพื้นที่ๆ
ใช้ทดสอบ applications, protocols, และ services ต่างๆ ที่สมาชิกของ Internet2 ได้คิดขึ้นมา..
ในปัจจุบันเครือข่าย Internet2 ให้บริการโดย Abilene ซึ่งเป็นเครือข่ายที่พัฒนาให้ใช้งานสำหรับ Internet2 โดยเฉพาะ.. เครือข่าย Abilene นี้พัฒนาโดย Cisco,
Nortel, และ Qwest ประกอบด้วยโครงข่ายของ
optical fiber มี core network ทำงานที่ OC-48
(2.4 Gbps) และ OC-12 (622 Mbps) ซึ่งเชื่อมจุดให้บริการที่เรียกว่า
GigaPoPs (Gigabits Point-of-Presents) ของแต่ละพื้นที่เข้าด้วยกัน..เนื่องจากเครือข่ายเป็น
optical fiber ที่ใช้ protocol SONET ดังนั้น protocol
ที่ใช้รองรับการทำงานของ IP บน Abilene
ก็คือ IP-over-SONET นั่นเอง เครือข่ายที่เป็น
core นี้สนับสนุนโดย Qwest ครับ ..
ส่วน Cisco และ Nortel จะสนับสนุนทางด้านอุปกรณ์
โดยแต่ละ GigaPoPs จะใช้ router Cisco 12008 ..มหาวิทยาลัยในแต่ละพื้นที่จะเชื่อมเครือข่ายของตนเองเข้ากับ GigaPoPs
ที่อยู่ใกล้ที่สุดได้โดยตรง หรือผ่านทาง regional networks (เช่น ISPs, NSPs) โดยใช้ protocol
IP-over-SONET หรือ IP-over-ATM มีอัตรารับส่งข้อมูลเป็น
OC-12, OC-3 หรือ DS-3 .. Internet2 มี
requirement สำหรับมหาวิทยาลัยที่เชื่อมต่ออยู่ว่า endpoints
ที่ PC จะต้องมีอัตรารับส่งข้อมูลอย่างต่ำสุด 100
Mbps .. เวลานี้ Abilene กำลังพัฒนาให้ backbone
มีอัตราการรับส่งข้อมูลเป็น OC-192 (9.6 Gbps) และจะพัฒนาให้สูงขึ้นไปอีกในอนาคต .. Internet2 ไม่ได้บังคับว่ามหาวิทยาลัยในโครงการต้องเชื่อมต่อเข้ากับ
Abilene เพราะมีหลายๆ มหาวิทยาลัยเชื่อมกับ vBNS ซึ่งเป็น backbone ของ Internet อยู่ก่อนแล้ว ดังนั้นจะสะดวกกว่าหาก Internet2 เชื่อม
Abilene กับ vBNS เข้าด้วยกัน
อย่างใรก็ตาม การทดสอบต่างๆ ยังคงทำบนเครือข่ายของ Abilene เป็นหลัก
เพราะ Abilene ได้รับเงินสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยใน Internet2
จึงใช้ในการศึกษาวิจัยได้อย่างเต็มที่ ในขณะที่ vBNS จะให้บริการเชิงธุรกิจด้วย .
นอกจากจะเป็นเครือข่ายสำหรับการทดสอบแล้ว
Internet2/Abilene ยังถือเป็นเครือข่ายเพื่อการศึกษาและวิจัย
(Research & Education Networks) ระหว่างมหาวิทยาลัยในโครงการด้วย
.. อืมม.. อันที่จริง สหรัฐมี R & E networks เยอะเหมือนกันครับ
ถ้านับเฉพาะเครือข่ายหลักๆ ที่ใหญ่ขนาดคลุมพื้นที่ทั้งประเทศก็จะมี DREN,
NREN, ESNet และ StarTAP ที่รัฐบาลสนับสนุนเรื่องค่าใช้จ่าย
.. R & E network หลักๆ ทั้งหมดนี้ได้เชื่อมเข้าหากันเพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลงานวิจัยระหว่างกันได้
สะดวก นอกจากนี้ Internet2 ยังเชื่อมกับเครือข่ายเพื่อการศึกษาและวิจัยในต่างประเทศด้วย
เช่น
- ยุโรป (TERENA)
- แคนาดา (CANARIE)
- เอเซีย-แปซิฟิก (APAN)
- ออสเตรเลีย (AARNET)
- ญี่ปุ่น (JAIRC)
- เกาหลี (APAN-KR)
- สิงคโปร์ (SingAREN)
- ไต้หวัน (TANet2)
- ฮ่องกง (JUCC)
การเชื่อมต่อ R & E Network นี้ทำให้เกิดความร่วมมือและแลกเปลี่ยนงานวิจัยต่างๆ
มากขึ้น การช่วยเหลือกันในทางเทคนิคก็ทำได้ง่ายและรวดเร็วกว่า Internet ธรรมดาที่เราใช้กันอยู่ดูๆ ไปจะกลายเป็นว่า Internet ที่เราใช้กลายเป็นเครือข่ายทางธุรกิจ ในขณะที่ Internet2 จะเป็นเครือข่ายคล้าย Internet ในอดีตซัก 10 ปีที่แล้วที่เน้นเรื่องการศึกษาและงานวิจัยมากกว่าพูดถึงงานวิจัยเรามาดูเรื่องงานวิจัยบน
Internet2 กันบ้างดีกว่าจะได้พอมองภาพอนาคตของ Internet
ออกในปัจจุบัน Internet2 ให้ความสนใจกับงานวิจัยอยู่
3 สา ขาหลักๆ ครับ คือ Middleware Engineering และ Advanced Applications
Middleware
Middleware
middleware คือ
software components ทำงานบนเครือข่ายและอยู่ตรงส่วนเชื่อมต่อระหว่าง
functions ของเครือข่ายและ applications ตัวอย่างของ
middleware ที่รู้จักกันดีก็คือ CORBA และ
Java RMI นั่นเอง ข้อดีของ middleware ก็คือลดความซับซ้อนในการสร้าง
applications เราสามารถเขียน applications ที่เรียกใช้งาน remote method ได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงการติดต่อผ่านเครือข่าย
ไม่จำเป็นต้องรู้ว่าจะเรียกใช้ method เหล่านั้นได้ที่ไหน
ดังนั้นการพัฒนา application จึงเป็นไปได้ง่าย รวดเร็ว
และลดข้อผิดพลาดไปได้มาก ในปัจจุบัน Internet2 เริ่มพัฒนา architecture
ของ middleware เพื่อรองรับการทำงานลักษณะนี้ในอนาคต
สิ่งที่ต้องคำนึงถึงสำหรับ middleware architecture ก็คือ Identity,
Authentication, Directories, Authorization Identity คือการกำหนดตัวตนของ
components ที่ใช้งาน ทั้ง users, computers,
services, groups เหมือนกับเราใช้ e-mail ระบุตัวตนของเราใน
Internet หรือใช้ UIN ระบุตัวตนของเราใน ICQ
นั่นล่ะครับ ทีนี้การจะยืนยันว่าเราเป็น identity ที่เราอ้างจริงๆ ก็ต้องใช้ Authentication เข้ามาเป็นกลไกในการตรวจสอบ
ซึ่งมีทางเลือกมากมายเช่น password (e.g. cleartext password, LDAP,
Kerberos), certificate-based, OTP, biometrics เป็นต้น ..
เมื่อตรวจสอบ identity ได้ก็จะสามารถเข้าถึง
characteristics ต่างๆ ของ identity นั้นได้จาก
directories เช่น LDAP.. และสุดท้าย identity
นั้นจะสามารถทำอะไรได้มากน้อยแค่ไหนก็จะขึ้นอยู่กับกลไกของ
authorization ปัจจุบันมี middleware ที่พัฒนาขึ้นมาบนโครงสร้างของ
Internet2 แล้วหลายอย่างครับ อย่างเช่น Shibboleth ซึ่งเป็น web access control component และ SPARC
(Space Physics and Astronomy Reserach Collaboratory) ซึ่งเป็น library/toolbox
สำหรับใช้ในการศึกษาทางอวกาศและดาราศาสตร์
Engineering
ในส่วนของ
engineering เป็นงานทางด้านวิศวกรรมเครือข่ายเป็นหลัก
ดังนั้นก็จะเกี่ยวข้องกับ protocol ในระดับของเครือข่าย
สำหรับ Internet2 ได้แบ่งงานทางวิศวกรรมออกเป็น 7 กลุ่มดังนี้ครับ
1.
IPv6 Working Group เป็นกลุ่มที่ทำงานเกี่ยวกับ
IPv6 โดยตรง เพื่อดูว่า IPv6 จะสามารถรองรับการทำงานของ
Internet2 ได้อย่างไรบ้าง
2.
Measurement Working Group จะทำการตรวจวัดและเผยแพร่ผลการตรวจวัดการทำงานของเครือข่าย
Abilene/Internet2 รวมถึงการออกแบบเครื่องมือตรวจวัดค่าต่างๆ
ในเครือข่าย
3.
Multicast Working Group วางโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการทำ multicasting ตั้งแต่ระดับ
backbone, gigaPoPs, จนถึง members ในเครือข่าย
4.
Quality of Service Working Group เน้นการสนับสนุนการให้บริการ QoS โดยใช้ Differentiated
Services (DiffServ) ปัจจุบัน Internet2 มีเครือข่ายที่รองรับการทำงานของ
QoS แล้ว เรียกว่า QBone
5.
Routing Working Group รับผิดชอบการออกแบบและดูผลกระทบของการทำ
routing แบบต่างๆ ในเครือข่าย Internet2
6.
Security Working Group ศึกษาเทคโนโลยีทางด้าน network security เผยแพร่ความรู้ให้กับสมาชิก
Internet2 และให้คำปรึกษาในการตัดสินใจในเรื่องของ Security
7.
Topology Working Group เน้นการศึกษาโครงสร้างพื้นฐานของเครือข่าย Internet2, gigaPoPs,
Campus Networks, Exchange Points ต่างๆ เพื่อจะได้มั่นใจว่าสามารถรองรับการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โครงการสำคัญในส่วนของ
Internet2 Engineering ก็คือโครงการ
QBone (Quality of Service Backbone) ครับ... QBone เป็น experimental backbone ที่สนับสนุนการให้บริการ
QoS โดยใช้วิธีของ Differentiated Service (เดี๋ยวจะเขียนให้อ่านเร็วๆ นี้ครับ) เพราะ flexibility,
scalability, และ interoperability อันที่จริง
QBone ไม่ได้เป็น backbone จริงๆ ในทางกายภาพ
แต่เป็น overlay network คือเป็น network ที่วางซ้อนอยู่บน physical network ของ Abilene
อีกที โดยที่มันจะทำงานเสมือนเป็น backbone อันนึงจริงๆ
ตอนนี้ QBone สามารถใช้งานได้จริงๆ ในกลุ่มมหาวิทยาลัย
Internet2 โดย QBone จะมีบริการที่เรียกว่า QBone
Premium Service (QPS) ถือว่าเป็นบริการระดับสูงสุดของ DiffServ
โดยจะ guarantee ว่าไม่มี loss และ jitter (delay variation) จะไม่เกิน worst-case
ตามทฤษฎียกเว้นกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงเส้นทาง ซึ่งเป็นสิ่งที่ multimedia
traffic ต้องการเพราะถ้าควบคุม jitter ได้ก็จะคำนวณ
buffer ได้และจะได้คุณภาพของภาพที่ดี อันที่จริง QoS บน Abilene ของ Internet2 ได้เอาไป
demo และได้รางวัล Most Captivative and Tuned Award จากงาน SC2000 ครั้งที่ผ่านมา (SC2000 หรือ SuperComputing 2000 ไม่ใช่ SimCity
2000 นะครับ เป็น annual conference ใหญ่ที่สุดงานนึง
มีผู้เข้าร่วมฟังเป็นพันคนเชียวล่ะครับ หัวข้อของ conference เน้นเรื่อง high performance computing เป็นหลัก นอกจากการเสนองานวิจัยในเชิงวิชาการแล้วก็จะมีรางวัลสำหรับงานวิจัย
หรือการทดลองที่ทำผลงานได้ดีทั้งทางด้าน algorithm, computing, และ networking)
Applications
สุดท้ายเรามาดูเรื่องของ
applications กันบ้างครับ..
ใน Internet2 นี้มี application ที่น่าสนใจดังนี้ครับ
- Tele-immersion/Tele-cubicle เป็นการสร้างสภาพเสมือนจริงสำหรับการทำงานร่วมกันโดยที่ผู้ร่วมงานไม่จำเป็น
ต้องอยู่ในที่เดียวกัน ผมคิดว่าหลายๆ คนคงเดาออกว่า technology เบื้องหลัง tele-immersion นี้ก็คือ virtual
reality นั่นเอง ในกรณีของ tele-immersion จะเอา VR มาใช้ในการสร้างสภาพเสมือนจริงสำหรับผู้ใช้แต่ละจุด
ใบหน้าของผู้ใช้จะถูก sampling และ synthesis เป็นภาพสามมิติที่จะปรากฏบนจอภาพของสมาชิกอื่นๆ ลองจินตนาการว่าเป็น virtual room ที่เราเห็นหน้าคู่สนทนาจริงๆ สามารถหยิบจับวัตถุต่างๆ
ที่จำลองขึ้นมาในห้องนั้นได้ tele-immersion คาดว่าจะถูกใช้ในงานประเภท
CAD ที่สามารถร่วมกันออกแบบ ทดสอบ simulate ฯลฯ ได้ในห้องทำงานเสมือน หรืออาจจะได้ใช้งานทางการแพทย์ในลักษณะของการประชุมเพื่อวิเคราะห์ผลการตรวจ
ต่างๆ โดยที่แพทย์ไม่จำเป็นต้องเดินทางมาพบกัน..application ลักษณะนี้เป็น application แบบ real-time/interactive
ซึ่งต้องการการประมวลผล และ ช่องทางสื่อสารที่รวดเร็ว Internet2
จะมีส่วนในการรับส่งข้อมูลจำนวนมหาศาลระหว่างผู้ใช้นั่นเอง
- Digital Libraries เป็นโครงการที่ได้รับการสนับสนุนจาก ARPA, NASA และ NSF ดูจากชื่อก็คงเดาได้ไม่ยากนะครับ
มันก็คือห้องสมุด digital ที่สามารถสืบค้นได้ง่าย
ไมเพียงแต่ข้อมูลที่เป็น text แต่จะรวมไปถึงข้อมูลทุกอย่างที่สามารถเก็บในรูปแบบ
digital ได้เมื่อเราสามารถสร้าง digital
libraries ได้ การยืม-คืนสื่อเหล่านี้ก็จะสามารถทำได้ทางเครือข่าย
สิ่งที่จำเป็นสำหรับเครือข่ายก็คือต้องสามารถส่งข้อมูล digital ต่างๆ ได้อย่างราบเรียบ โดยเฉพาะข้อมูลที่เป็น stream อย่าง audio/video.. สิ่งที่สำคัญอีกอย่างก็คือเมื่อเราสามารถเก็บข้อมูลเป็น
digital ได้ เราก็สามารถจะทำสำเนา แก้ไข เปลี่ยนแปลงได้ง่าย
โดยไม่ทำให้คุณภาพของเอกสารลดลง ปัญหาที่คณะทำงานของ Digital
Libraries เป็นห่วงจึงไม่ใช่ปัญหาเกี่ยวกับการสื่อสารระหว่าง digital
libraries ที่อยู่ในที่ต่างๆ แต่จะเป็นเรื่องของการป้องกันการ copy
เรื่องของลิขสิทธิ์ และทรัพย์สินทางปัญญา
- Virtual Laboratories เป็น solution สำหรับการใช้งานอุปกรณ์ และทำการทดลองร่วมกันระหว่างนักวิจัยหรือนักศึกษาที่อยู่ต่างสถาบันกันผ่าน ทางเครือข่าย เนื่องจากว่าอุปกรณ์สำหรับทำการทดลองบางอย่างมีราคาแพงมาก หรือมีข้อจำกัดในการทดลองเนื่องจากสถานที่หรือเวลา ยกตัวอย่างเช่นการทดลองทางดาราศาสตร์ที่ต้องใช้กล้องดูดาวจับภาพ ซึ่งจะมีปัญหาว่าไม่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเพราะโลกเราหมุนอยู่ตลอด เวลา หรือการทดลองเกี่ยวกับปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นเฉพาะบางจุดบนโลก เช่นการเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง แผ่นดินไหว ภัยธรรมชาติ ฯลฯ .. อันนี้เป็นตัวอย่างนะครับ . Virtual laboratories จึงเป็นการใช้เครือข่ายความเร็วสูงในการติดต่อสื่อสารที่นักวิจัยทั่วโลก สามารถใช้ทำการทดลองร่วมกัน วิเคราะห์ผล และหาข้อสรุปจากปัญหาหนึ่งๆ ได้อย่างสะดวก เครือข่ายจะเชื่อมต่อกับเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ ฐานข้อมูล supercomputer สำหรับวิเคราะห์ผล มี tool สำหรับทำงานร่วมกัน (เช่น tele-immersion/tele-cubicle) และมี software ที่ใช้ในการทำการทดลองร่วมกัน ในปี 1995 Internet2 ได้สร้าง infrastructure ในการรองรับการใช้งาน virtual laboratories โดยคลุมพื้นที่ทั่วสหรัฐ เรียกว่า I-Way I-Way ได้ถูกนำไปสาธิตใน SuperComputing 95 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปใด้ในการสร้าง virtual lab. .. I-Way ทำให้เกิดโครงการตามมาอีกมากมายเช่น ARPA Globus, DOE Legion และ Gigabit CORBA ซึ่งเป็น middleware สำหรับสนับสนุนการทำ virtual laborat ories และการทำงานวิจัยอื่นๆ
ในส่วนของ
Application ใน Internet2
ยังมี working group ทางด้าน Digital
Imaging, Digital Video, Health Science, Arts and Humanities, Voice-over-IP และอื่นๆ อีกมากมาย เวลานี้ก็ก็เริ่มมีการวางแนวทางของ application
ออกมาบ้างแล้ว ใครที่สนใจว่าอนาคต application เหล่านี้จะเกิดขึ้นมาบน Internet ได้อย่างไรก็คงต้องติดตามกันต่อไป
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น