ايتنا - اینترنت آیندگان

نویسنده: مارکوس ماندائو
ترجمه : احمد محمد حسینی
هر روز در سراسر جهان به تعداد جویندگان در سطح شبکه اینترنت افزوده می‌شود. میزان اطلاعات به طور چشمگیری افزایش می‌یابد و حجم اطلاعات به صورت روزافزون به حد غیر قابل تصوری می‌رسند.

ولی همچنان توسط فناوری‌های نوین و سیستم‌های کد نویسی ویژه و پیشرفته این فرایند امکان پذیر خواهد بود. بیایید نگاهی به فراسوی این افق داشته باشیم تا دریابیم که در برابر اینترنت چه مسیری نهفته است.

در میان ما نسلی دیده می‌شود که شاید پیش از اینکه یاد بگیرند چگونه با تعادل راه بروند، یاد گرفته‌اند چگونه در شبکه اینترنت به گشت و گذار بپردازند و دستیابی به اینترنت برای آنها درست مانند نفس کشیدن طبیعی و بدون نیاز به سوال جلوه می‌نماید.

بنابراین شاید بتوان بهترین آینده اینترنت را به این شکل تصور نمود: دقیق، سریع و امن!
و در این میان تنها برنامه‌هایی که بتوانند با این سرعت و امکانات تطبیق یابند جایگاه خود را در آینده اینترنت تضمین خواهند نمود.

البته روال راه اندازی برنامه‌ها و نرم افزارهای نسل آینده چندان آسان نخواهد بود.
برای نمونه برخی از این دست نرم افزارها در دنیای امروزی اینترنت نیز وجود دارند. به عنوان یک مثال عینی می‌توان به آی.پی نسخه ۶ اشاره نمود که علیرغم اینکه از عرضه آن چند سال گذشته است هنوز مهاجرت تمامی کاربران شبکه را به همراه نداشته.

نمونه دیگر سیستم DNSSEC است که مخفف عبارت Domain Name System Security Extensions بوده و به معنای “سیستم امنیتی پسوندها برای دامنه” است و با وجود کارایی بسیار بالا و مفید هنوز نتوانسته است جایگاه واقعی خود را در جهان شبکه به دست بیاورد.

این سیستم در کشور ژاپن پیاده‌سازی شده است و سرعت دسترسی به دامنه‌ها را تا ۶۰ میلی ثانیه کاهش داده است.

به این ترتیب می توان ادعا کرد که اینترنت آینده به هیچ عنوان نمی‌تواند حجم عظیمی از کابل‌ها را برای جا‌بجایی داده ها داشته باشد.
بلکه بستر اصلی این سیستم به نرم‌ افزارها و تغییرات زیاد در ساختار دیتاسنترها بازخواهد گشت و این دو محدوده با بیشترین تغییر روبرو خواهند شد.

افق نوین اینترنت در پیش روی ماست ولی باید به فراتر از این افق بنگریم تا دریابیم که سال‌های پیش رو از اینترنت را برای ما با خود چه به ارمغان خواهند آورد.

کنترل بهتر بر جریان داده‌ها
برای دستیابی به سرعت‌های شگفت انگیز پردازشی (در حد پتابایت) می‌بایست سخت‌افزار و نرم افزار را از یکدیگر جدا نمود. گوگل مثال عینی خوبی از این فرایند پیاده کرده است.

اتحادیه ارتباطات بین المللی سازمان ملل در گزارش سال ۲۰۱۱ خود اعلام کرد که بیش از یک سوم جمعیت کره خاکی در طول این سال آنلاین بوده‌اند و پهنای باندی برابر با ۹۰ هزار گیگابیت بر ثانیه را در ثانیه اشغال می‌کردند.

این رقم دقیقا برابر با ۳۰ اگزابایت در ماه است. در این میان سوال مهم این است: چگونه می‌توان این حجم عظیم گردش داده‌ها را کنترل نمود؟

در حال حاضر گوگل نمایشی از فناوری‌های کنترل داده خود را در اختیار تامین کنندگان بزرگ شبکه مانند سیسکو و ژوپیتر قرار داده است. البته این موضوع چندان عجیب نیست؛ زیرا با استناد به گزارش آربور نتورک می توان دریافت که ارتباط مابین گوگل و کاربران شبکه اینترنت ۶ تا ۱۰ درصد از کل جابجایی داده‌ها در شبکه جهانی را شامل می‌شود.

به واسطه دیدگاه گوگل برای همیشه اول بودن، بدون شک نمی‌توان انتظار داشت این شرکت درباره حجم اطلاعات جابجا شده در دیتاسنترهای خود سکوت اختیار کند.
در نشست شبکه‌های باز در ماه آوریل، گوگل به حاضران اجازه داد تا نگاه مختصری به ساختار جایجایی داده مابین مراکز داده خود داشته باشند.
از همین دیدار مختصر همگان انگشت به دهان مانده بودند؛ زیرا گوگل ثابت کرد که به عنوان یک پیشگام در تحولات شبکه به صورت کامل ساختار معماری مرسوم شبکه را پشت سر گذاشته و با اینترنت جاری خداحافظی کرده است.

برای این دست شرکت‌ها گسترش ساختار و قابلیت‌ها و ظرفیت شبکه امری بدیهی و عادی به نظر می رسد. راهکار اصلی نیز رفتن به سراغ تامین کنندگان بزرگ و خرید همزمان سخت افزار و نرم افزار از آنهاست.

در این میان گوگل برای بخش سخت افزاری خود مستقیما به سراغ سازندگان چینی رفته است و برای اتصال سوییچ‌ها و روترها نیز از SDN(Software Defined Network) بهره می‌برد که توسط یک پروتکل جریان آزاد کنترل خواهد شد.

این روند اجازه خواهد داد تا ادمین‌ها به راحتی بتوانند مسیر دیتاپکت‌ها را در شبکه کنترل نموده و از قرار گرفتن داده‌ها در تنگنا‌های اطلاعاتی جلوگیری کنند و روند حرکت آنها را بسیار روان و یکنواخت سازند.

ادمین‌ها می توانند اولویت بالاتر را به فایل‌های پشتیبانی، ترافیک ایمیل‌ها و یا پخش آنلاین ویدیو اختصاص دهند.
این انتخاب تنها بنا به اولویت‌های ویژه شرکت خواهد بود. گوگل به صورت کلی نیاز به کنترل متغیر بر روی جریان داده‌ها دارد؛ به نحوی که بتواند چند پتابایت داده را در کمترین زمان ممکنه کنترل نماید و SDN برای مدتی طولانی می‌تواند این روند را تامین کند.

سریع‌ترین فایل سیستم جهان از آن کیست؟
در شرایط فعلی پیشرفت تعداد فعالیت ها در کنار پیشرفت سرعت انتقال داده ها از اولویت بالایی برخوردار شده است.
همین موضوع در مورد سرویس‌های ابری و ذخیره سازی اطلاعات صدق می‌نماید.

برای نمونه سیستم EC۲ آمازون یک درصد از کل فعالیت‌های جهانی شبکه را در بر می‌گیرد؛ ۷۶۳ بیلیون آبجکت (Data set) را در سال گذشته داشته و بیش از پانصدهزار فعالیت را در هر ثانیه پردازش نموده است.
تنها می توان فایل‌سیستم‌ها را برای تطبیق داده‌ها تحت فشار بالای درخواست‌ به عنوان یک اصل تضمین‌کننده به حساب آورد. برای آگاهی بیشتر بهتر است بدانید که ادمین ابرداده‌ها (نام، اندازه و خود داده) را به صورت مجزا و بر اساس نوع محتوای آنها تفکیک می‌نماید.

سیستم Hadoop Distributed File System یا به صورت خلاصه HDFS را می‌توان در شبکه‌های اجتماعی، یاهو و حتی در سیستم‌های EC۲ کلاود نیز یافت که به صورت اتوماتیک تعداد زیادی کپی ایجاد می کنند و در هر گره‌ یک سرور مجزا دارند که تنها برای تحلیل ابرداده‌ها به کار می‌روند.

بنابراین مدیریت تعداد بسیار بالای دسترسی به چندین پتابایت از داده امکان پذیر خواهد شد. همین موضوع نیز سیستم متن باز HDFS را به سریع‌ترین موارد موجود در این نوع تبدیل نموده است.

پروتکل‌های پایدار برای محتوای شبکه
در حال حاضر هیچ وب سایتی بدون بهره گیری از پروتکل HTTP نمی تواند به سیستم‌های مرورگر راه یابد.
این موضوع در شرایطی بدون تغییر باقی مانده است که این پروتکل فاقد شرایط ایده‌آل و کارایی بهینه است.

وارثان آن بدون شک حداقل ۵۰ درصد سریع‌تر خواهند بود. پروتکل انتقال ابرداده‌ سنگ بنای اصلی ارتباطات اینترنتی به حساب می‌آید. ولی باید اذعان داشت که در مقایسه با سایر امکانات شبکه کاملا خارج از رده به حساب می‌آید.

آخرین نسخه آن یعنی ورژن ۱.۱ درست ۱۳ سال پیش عرضه شده است. HTTP تمامی اطلاعات مورد نیاز درباره محتوای وب سایت را از سرور درخواست می‌کند و این موضوع به صورت مستقیم با نحوه چیدمان و طراحی وب سایت ارتباط مستقیم خواهد داشت.

به‌همین منظور نیز HTTP ۱.۱ تنها مجوز یک درخواست را برای هر ارتباط TCP صادر خواهد نمود. اتفاقی که خواهد افتاد به این شرح است: تمامی اجزای وب سایت (متن، عکس و اسکریپت‌ها) به صورت مستقل و یکی پس از دیگری بارگذاری خواهند شد. مرورگرهای فعلی محدودیت‌های خود را بر اساس TCP۶ موازی طراحی نموده‌اند که به صورت واضحی برای اینترنت فردا و حتی امروز ناکافی می‌نماید.
زیرا هر سرور می‌تواند خود را با هر ارتباط جدیدی با وقفه ۵۰۰ میلی ثانیه‌ای سازگار نماید. همچنین به همراه هر هدر HTTP تکراری برای هر ارتباط تعداد بیشتری از داده‌های غیر ضروری نیاز به انتقال خواهند یافت.

علاوه بر این، پروتکل HTTP تنها به سمت کلاینت مجوز درخواست صادر نمودن و سوال کردن را خواهد داد. و حتی اگر سرور درک کند که باید داده‌های بیشتری را به سوی کاربر ارسال نماید بازهم باید منتظر درخواست از طرف کاربر بماند که این موضوع تا زمان تغییر دستورات سمت کلاینت به همین شکل باقی خواهد ماند.

دیگر مشکل HTTP این است که امکان رمزگذاری داده‌ها را فراهم نمی‌نماید. به همین دلیل نیز پروتکل‌های امنیتی جانبی مانند SSL پای به عرصه نهاده‌اند.

گوگل و مایکروسافت در راه توسعه و ساخت HTTP2
سازمان IETF (نیروی ویژه مهندسی داخلی) تصمیم دارد تمامی معایب و کمبود‌های HTTP ۱.۱ را به صورت یک لیست معرفی نموده و همچنین نسخه دوم این پروتکل را به عنوان یک فناوری استاندارد در سال آینده به ثبت و عرضه برساند.

در سال جاری تکلیف اینکه چه فناوری ای به عنوان ورژن ۲ به حساب خواهد آمد روشن می‌شود. گوگل و مایکروسافت به صورت مجزا درخواست خود را در این زمینه ارائه نموده اند.

گوگل در حال حاضر دومین سال استفاده از SPDY را پشت سر می‌گذارد. این پروتکل همان چیزی است که فایرفاکس، HTTP ۱.۱، گوگل‌کروم و مرورگر سیلک را متحول خواهد ساخت.

امری که در حال حاضر در تبلت‌های کیندل کاملا پیاده سازی و با این محصول آمازون تطبیق داده شده است. درست مانند تمامی خدمات گوگل از جمله آمازون، توییتر و وب‌سرور آپاچی که از این تکنولوژی پشتیبانی خواهند نمود، SPDY اجازه خواهد داد پکت‌های HTTP به صورت موازی ارسال شوند.

به جز این داده‌ها را فشرده نیز خواهد ساخت و یک ساختار رمزنگاری SSL اجباری بر روی انها اعمال خواهد گردید. گزارش‌ها در این زمینه حاکی از شتاب یافتن ۵۰ درصدی سرعت انتقال داده‌ها است.

در جبهه مقابل شرکت مایکروسافت، گوگل به بی توجهی‌ عمده نسبت به نیازهای نرم‌افزاری در دستگاه‌های قابل حمل متهم شده است.

مایکروسافت علاقه‌مند به رفع ایرادهای HTTP به روشی است که سرعت HTTP به همراه قابلیت حمل آن در یک پروتکل قرار بگیرند. مایکروسافت نیز مانند گوگل از SPDY برای موازی سازی استفاده نموده است ولی در عین حال می‌داند که ساختار فشرده سازی و رمزنگاری موجب مصرف حجم بالایی از باطری در دستگاه‌های قابل حمل خواهد شد.

همچین نیاز پردازشی دستگاه را افزایش خواهد داد. مایکروسافت استفاده از سوکت‌های وب دارای امکان ایجاد یک ارتباط دوطرفه موقت بین کلاینت و سرور را پیشنهاد می‌کند.

مفهومی که بهترین کاربرد آن در شرایطی است که نرم‌‌افزارهای خاص می‌خواهند به صورت مستمر داده‌ها را در وب ارسال و دریافت نمایند تا به صورت موازی بر روی آنها پردازش انجام دهند. در این میان هر شرکتی که در این رقابت پیروز شود پایه گذار آینده اینترنت در سال آینده خواهد شد.

موتورهای سریع‌تر برای مرورگرهای جدید
در حال حاضر HTML و جاوا به منزله عناصر اصلی طراحی وب سایت‌های استاتیک به کار می‌روند؛ در حالی که تنها شامل چند جفت فرمول خاص هستند و بس. در عین حال هر دو نیز در ساخت نرم‌ افزارهایی مانند انگری بردز برای تلفن‌های همراه هوشمند به کار رفته‌اند.

بسیاری از اپلیکیشن‌هایی که در جاوا اسکریپت نوشته می‌شود مشکل نیاز به سخت‌افزارهای پردازشی را افزایش خواهند داد.

زیرا جاوا اسکریپت تنها در یک رشته (thread) از هر وب سایت گشوده شده فعال خواهد بود. به همین دلیل نیز یک وب سایت نمی‌تواند اسکریپت‌های زیادی را به صورت همزمان باز کند و هر فرایندی توسط کاربر، حتی فرایندهای ساده‌ای مانند کلیک کردن موجب خواهد شد تا وب سایت در فرایند اجرای خود با تاخیر روبرو شود.

ولی راهکارهایی هم برای رفع این تنگنا وجود دارد. استاندارد HTML ۵ سیستم وب ورکر (Web worker) را معرفی نموده است که یک رابط در مرورگر محسوب می‌گردد و اجازه می‌دهد تا اسکریپت‌های طولانی جاوا اسکریپت در رشته منحصر به خود اجرا شوند.

برنامه نویس و طراح وب سایت نیز تنها باید مطمئن شود که اسکریپت بدون تداخل با اپلیکیشن کاربر اجرا خواهد شد. این نتیجه تنها توسط محاسبات وب ورکر میسر خواهد بود. رابطی که می‌تواند خود را به عنوان عنصر اصلی در ارائه وب سایت‌ها مطرح نماید.

بهینه سازی کدهای شبکه برای سخت افزارها
وب ورکر یک گام بسیار مهم در راستای بهینه سازی اسکریپت نویسی برای پردازنده‌های چند هسته‌ای به شمار می‌رود. ولی اینترنت اکسپلورر تنها در نسخه ۱۰ خود از این قابلیت بهره می‌برد.

اندروید نیز همچنان امکان بهره‌مندی از این امکان بسیار سودمند را فراهم نکرده است. علاوه بر این موارد، وب ورکر هنوز نتوانسته است امکان چند رشتگی (Multi Threading) را به صورت نامحدود فراهم کند.

این امکان تنها با استفاده از یک سیستم متن باز بسیار جالب به نام پروژه موتور فابریک امکان پذیر خواهد شد که بنا به گفته‌ها و شایعات می‌تواند سرعت اجرای وب سایت‌ها را در حد سرعت اجرای برنامه‌های C++ بالا ببرد.

راهکار اصلی، ارائه یک موتور اضافه به همراه کامپایلر درون مرورگر خواهد بود. این موتور تنها مسئولیت بخش بهینه سازی کارکرد را به عهده خواهد داشت و به زبان اختصاصی خود با نام fabric KL نوشته خواهد شد که به عنوان یک بسته الحاقی جاوااسکریپت محسوب می‌شود و روش مشابهی با پروژه River Trail را پیموده است.

ولی بر خلاف وب ورکر هیچ کدام از این دو فناوری یاد شده هنوز به عنوان یک استاندارد در وب شناخته نشده‌اند.

پردازنده‌های گرافیکی نیز برخی اوقات بیش از چند پردازنده بودن سیستم اصلی به سرعت یافتن دستگاه کمک خواهند نمود زیرا انیمیشن‌های کامپیوتری توسط پردازنده گرافیکی سریع تر از پردازنده اصلی اجرا خواهند شد که دیدگاهی جدید را نسبت به وب‌سایت‌ها ایجاد نموده است.

سیستم WEBGL فرایندهای پیچیده گرافیکی را بر روی چیپ‌ها تامین می‌کند و محاسبات سه بعدی تعاملی را سرعت خواهد بخشید.
از سوی دیگر کدهای اکشن اسکریپت در ادوبی فلش به عنوان نخستین گزینه برای این منظور انتخاب می‌شود.

ولی عملکرد کلی و همچنین ساختار امنیتی آن هنوز راه زیادی تا رسیدن به مرحله مورد نیاز در پیش رو خواهد داشت. به همین دلیل نیز پیش بینی می‌شود که HTML ۵ و WebGL در یک بازه زمانی بلندمدت جایگزین فلش شوند.

حتی شرکت ادوبی نیز با ارائه JS Projection گامی برای جدا شدن و رهایی از فلش را برداشته است و مقدمات برای مهاجرت به HTML ۵ را فراهم نموده ولی متاسفانه WebGL هنوز در خط شروع گیر کرده است و در زمینه دستگاه‌های موبایل فعالیت می‌کند.

برای نمونه سونی در سری تلفن‌های همراه هوشمند خود با کد اکسپریا و تحت سیستم عامل اندروید ۴.۰ این سیستم را به اجرا درآورده است. همچنین سیستم عامل همراه شرکت اپل یعنی iOS ۵ امکان سازگاری با WebGL را خواهد داشت.

شبکه‌ای اختصاصی برای میلیاردها دستگاه
وقتی از دیدگاه کاربری به شبکه اینترنت نگاه کنیم با یک مدل بسیار ساده روبرو خواهیم شد. یک دستگاه مانند تلفن همراه هوشمند، تبلت، لپ تاپ و یا کامپیوتر شخصی به یک سرور متصل می‌شود تا کاربری که در پشت آن نشسته است (عموما یک انسان) به محتوای وب دست یافته و یا با آشنایان خود گفتگو کند.

ولی در کنار این انسان‌ها دستگاه‌های بسیاری نیز وجود دارند که در سراسر جهان نیاز به جابجایی اطلاعات در شبکه اینترنت خواهند داشت.

تعداد این دستگاه‌ها نیز به صورت روزانه افزایش می‌یابد. بر اساس مطالعات E+ در سال ۲۰۱۰ در کشور آلمان ۲میلیون و سیصدهزار سیم کارت تنها برای کاربرد ارتباطی بین ماشین‌ها به کار رفته‌اند.

این رقم در سال بعدی به ۵ میلیون رسیده است. ساده‌ترین روش ارتباط ماشین با ماشین فرستادن پیام کوتاه خواهد بود. در حال حاضر پروژه‌های بسیاری در زمینه صنعتی یا حتی مدیریت دولت‌ها به سوی ارتباطات ماشین با ماشین رفته‌اند.

شاید بتوان بهترین نمونه آنها را سیستم ETSI یا همان انستیتو ارتباطات مخابراتی استاندارد اروپا دانست که پروتکل‌های جدید را برای بهینه‌سازی کاربرد ماشین در اینترنت ارائه نموده است.

چنین پروتکل‌هایی برای جلوگیری از تلاقی مسیر انسان و ماشین در استفاده از شبکه حیاتی خواهند بود.

بنا به گفته مایک مولر، مدیر ارشد فناوری اطلاعات شرکت ARM، در سال ۲۰۲۰ به صورت تقریبی ۱۰۰ میلیارد دستگاه آنلاین خواهند بود. این رقم شامل تمامی خودروها، موتورسیکلت‌ها و یا ابزارهای خانگی خواهد شد.

تمامی این وسایل به اتصال به شبکه روی خواهند آورد. حتی امروزه نیز شهرهایی هستند که سیستم کنترل نور در آنها توسط چنین فناوری‌های نوینی کنترل می‌گردد.

در مرکز یک ارتباط ماشین با ماشین یک میکرو کنترولر قرار خواهد داشت که به عنوان محرک کنترل ارتباطی عمل خواهد نمود و این موضوع حتی مواردی مانند آدرس آی پی نسخه ۶ و پیس میکر (Pace Maker) را نیز شامل خواهد شد.

به تازگی شرکت ARM قدمی نوین در راه رسیدن به این نقطه ارائه نموده است و کوچکترین پردازنده ۳۲ بیتی جهان را با نام Cortex- MO + و با ابعاد تنها ۱ میلیمتر معرفی کرده است.

معکوس شدن کانال‌های ارتباطی برای دستگاه‌ها
سخت افزارها در ماشین‌های درگیر در فرایند شبکه، امروزه توان پردازشی کمتری را دارند و میکروکنترلر تعبیه شده درون آنها تنها از ۸ تا ۱۶ بیت ارتباط پشتیبانی خواهد نمود.

به صورت کلی از ویندوز ۹۵ به این سمت هیچ نرم افزار کامپیوتری این چنین حجم اندکی از ارتباط را درخواست نکرده است. به همین منظور این دستگاه‌ها به پروتکل‌های ارتباط محدود نیاز خواهند داشت تا نیازهای خود را رفع کنند.

برای نمونه یک سیستم کنترل میزان نور که در خیابان‌ها تعبیه می‌شود تنها نیاز به ارسال حجم اندکی داده خواهد داشت که در طول روز شاید تنها دو بار و برای مدت زمانی کوتاه به کار گرفته شود.

شرکت آی بی ام نیز با MQTT (Message Queueing Telemetry Tranport) پروتکل انتقال پیام منحصر به فرد خود را ارائه نموده است که به ظاهر نقطه تقابل با HTTP می‌نماید و تنها هدرهای کوتاه‌تری را خواهد داشت ولی برای ارتباطات دارای سطح کاربری پایین‌تر طراحی شده است و داده‌ها را از چیپ‌های RFID انتقال خواهد داد.

هنوز در این صنعت دعوا بر سر انتخاب فرکانس امواج جدید برای سیستم‌های وایرلس است.
در حال حاضر سوال اینجاست که آیا ارتباطات ماشین با ماشین بر روی شبکه‌های ۳G و ۴G نسخه UMTS پیاده سازی گردند و یا در آینده‌ای نه چندان دور بر روی سیستم های ۳G و ۴G مدل LTE پیاده شوند؟

کدامیک از این شبکه‌ها می بایست برای انسان‌ها به کار روند؟ البته گروه دیگری نیز اعتقاد دارند که شبکه‌های GSM و یا شبکه‌های ۲G بهترین بستر برای این امر هستند.