Thiết kế lại Internet (1)

1. Các vấn đề căn bản của Internet hiện nay

Từ khi Vint Cerf và Bob Kahn phác thảo bản thiết kế Internet đến nay, sự bùng phát của Internet và các ứng dụng của nó là bằng chứng sống rằng thiết kế này rất tốt. Họ được giải Turing rất xứng đáng. Tuy nhiên, hiện nay tồn đọng vài vấn đề mà Internet về bản chất không đáp ứng được:

• Sau nhiều năm nghiên cứu về truyền dữ liệu thời gian thực (real-time data) như video, audio trên Internet, nhất là từ đầu thập niên 90 đến nay, vẫn chưa có giải pháp tốt cho vấn đề này. Các đề nghị về IntServ, DiffServ, RSVP , ... được IETF bàn ra tán vào bao nhiêu lâu mà ta vẫn không có video on demand. Đây không phải là do thiếu băng thông, mà do nguyên tắc thiết kế cố hết sức (best effort) và các nhân tố khác. Ở trung tâm (backbone) của Internet, ta chỉ dùng khoảng 15% khả năng của nó, còn ở ngoài rìa thì còn ít hơn - từ 1% đến 3% (xem bài báo của Odlyzko).
• Các vấn đề về bảo mật không được coi trọng trong thiết kế ban đầu của Internet, gây ra nhiều vấn đề rất phức tạp:
• Năm nào cũng nổi đình nổi đám vài con worms và viruses gây thiệt hại rất lớn.
• 70-80% emails là spam - làm tốn bao nhiêu băng thông và thời gian, tiền bạc. Đó là chưa kể đến các vụ tấn công kiểu social engineering như vụ chuyển tiền từ Nigeria mà chúng ta ai cũng từng nhận được emails.
• Các tấn công từ chối dịch vụ (DoS và DDos ) cực kỳ khó chống, vẫn là vấn đề đau đầu cho các nhà quản trị mạng.
• Hackers tràn lan, thỉnh thoảng hack vào website của CIA hay của Microsoft cho vui, nói chi đến các công ty và máy tư nhân.
• Routing protocol ở tầng toàn cục (BGP4 ) chịu ảnh hưởng lớn của từng router và sự chính xác của người đặt cấu hình router. Chỉ cần một (vài) BGP router bị lỗi là có thể làm mất tính liên thông của Internet rất lâu. (Xem vụ AS7007 năm 1997 và vụ AS3561 năm 2001.) Đó là chưa kể đến các vấn đề bảo mật liên quan đến routers có thể làm ảnh hưởng đến toàn mạng, bao gồm vụ Micheal Lynn vừa qua. Thời gian hồi phục sau lỗi của Internet rất lâu, trung bình là 3 phút, nhưng đa phần là trên 15 phút.
• Việc các đối tác thứ 3 (third party) thò mũi vào càng làm cho vấn đề phức tạp. Khi xưa thì chỉ có Internet và người dùng. Nay thì các quan chức của các tổ chức lớn hay của các nhà nước, cùng với các quan tâm xã hội về tôn giáo, văn hóa, thuần phong mỹ tục, chính trị hoàn toàn làm quá tải thiết kế ban đầu. Internet hiện nay là gương phản chiếu thu nhỏ của xã hội loài người, với nhiều không gian mâu thuẫn của các loại đối trọng khác nhau mà bản thân thiết kế cũ không đáp ứng hết được.
• Cho đến khoảng cuối những năm 90, thiết kế cũ của Internet vẫn còn đủ "nhuyễn" để đáp ứng được các công nghệ truyền thông mới (cáp quang, Ethernet tốc độ cao, ...). Tuy nhiên, xu hướng phát triển mạng không dây (wireless networks), mạng cảm biến (sensor networks), và mạng của các thiết bị tí hin khác (PDA, đồng hồ đeo tay, đồ dùng trong nhà, ...) đang đẩy TCP/IP đến hết ngưỡng chịu đựng của nó. Các mạng mới này có tần suất lỗi đường truyền cao, làm cho các ước lượng thời gian của TCP bị hổng cẳng. Các thiết bị con con mới ra đời là các thiết bị ngu ngốc, không phải cái nào cũng chạy được cả một TCP/IP stack, nhưng lại vẫn muốn nối mạng toàn cầu. Đây là chưa kể đến các kiểu mạng mà ta chưa hình dung được như mạng liên hành tinh.
• Người sử dụng Internet bây giờ cũng "lơ tơ mơ" hơn trước nhiều. Thời gian mới ra đời thì Internet chủ yếu được dùng bởi dân máy tính hoặc các khoa học gia khác để trao đổi thông tin kỹ thuật và nghiên cứu. Hiện nay thì các dịch vụ cung cấp bởi Internet không đáp ứng được sự khác biệt quá lớn của người dùng: từ chuyên gia đến dân ngoại đạo.

Internet2 có khả năng giải quyết vài vấn đề nho nhỏ (mở không gian địa chỉ, multicast), nhưng về căn bản triết lý thiết kế chẳng khác gì hiện nay.

Các thách thức lớn này là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các khoa học gia máy tính nói riêng và các tổ chức tài trợ nghiên cứu nói chung. NSF bắt đầu khởi xướng một chương trình mới về thiết kế lại Internet lấy tên là GENI (Global Environment for Networking Investigation). Ước tính sẽ cần khoảng hơn 300 triệu USD cho giai đoạn đầu.

Để hiểu rõ các thuận lợi, khó khăn, và yêu cầu của một Internet mới, ta sẽ xem lại thiết kế cũ và các nguyên tắc của nó.