将来の火星の入植者がブラウザを開き、 ルンバのロボット掃除機に乗ってサメのスーツを着た猫がアヒルを追いかける様子を見ることができる日に、彼らはヴィントサーフに感謝する必要があります。
Googleの主要なインターネットエバンジェリストとして、Surfはネットワーキングの未来について熟考するのに十分な時間を費やしました。 そして、彼にはそうするすべての権利があります。結局のところ、TCP / IPの開発を担当したBob KahnとともにSurfでした。 しかし、 この惑星でのインターネットの父としての彼の役割に満足していないサーフは、彼の発想を宇宙に持ち込むことに何年も費やしました。
NASAおよびJPLと連携して、Surfは宇宙で使用できる新しいプロトコルスタックの開発を支援しました-光速度の制限と軌道力学の複雑さを考えると、ネットワーク操作は非常に困難になります。
私たち[wired.com、およそ Per 。] Surfと、宇宙探査におけるこの惑星間インターネットの役割、今日存在する問題、そして彼がこの技術の将来をどのように見ているかについて話しました。
Wired：アイデア自体は原則として新しいものではないという事実にもかかわらず、惑星間インターネットの概念はほとんどの人にとって新しいものです。 どうやって宇宙ネットワークを構築できますか？
Vint Cerf：確かに、このアイデアは決して新しいものではありません。このプロジェクトは1998年に始まりました。 そして、1997年に25年の現代のインターネットが祝われたため、それは主に始まりました。 私は考えました-25年後もそれがまだ有用であるように私は何をしますか？ そして、JPLの同僚と相談した結果、当時の世界の宇宙機関に比べてはるかに高度なネットワークテクノロジーが必要であるという結論に達しました。
その時まで（そして、率直に言って、今日まで）、空間内のすべての通信は、ポイントツーポイント接続を介して無線チャネルを通過しました。 TCP / IPを宇宙での通信のプロトコルとして使用する方法について考え始めました-地球上でうまく機能するため、火星でもうまく機能するように思われました。 しかし、主な質問は「惑星間のコミュニケーションに役立つのか？」でした。 そして、結局のところ、答えはノーでした。
これには2つの理由があります。 第一に、惑星間距離に対する光の速度は非常に小さいです。 地球から火星に到達するには、信号は3分半から20分かかります。 帰りの旅行も同じくらいかかります。 さらに、惑星の自転も考慮する必要があります。 表面の何かとの接続を確立しようとすると、惑星が回転した後、この機会を失い、完全な革命を起こすまで待つ必要があります。 そのため、信号の大きな遅延とその中断があり、そのような状況でのTCPはうまく機能しません。
TCP / IPが依存する前提の1つは、各ルーターにデータを保存するのに十分なメモリがない可能性があることです。 したがって、既存のルートに沿って送信する必要があるパケットが表示されても、十分なメモリがない場合、このパケットは単に破棄されます。
バンドルと呼ばれる新しいプロトコルスタックを開発しました。 このテクノロジーは、従来のインターネットパッケージに似ています。 パケットは非常に大きくなる可能性があり、単純にユニットとして送信されます。 送信には、「ストアアンドフォワード」モードを使用します。各ノードはかなり長い時間情報を保存し、さらに情報を転送する機会が得られるまで待機できます。
Wired：宇宙で通信を行うことは、従来のインターネットと比較してどれほど難しいですか？
Cerf：最も不快な瞬間の1つは、現在の形式でドメインネームシステムを使用できないことです。 例でこれを説明しましょう。 あなたが火星にいて、地球上のサイトに到達するためにHTTP接続を開きたいと想像してください。 URLはありますが、接続を開くにはIPアドレスが必要です。
当然、URLから目的のIPを取得する必要があります。 したがって、あなたは火星にいて、あなたが必要とするドメイン名は地球にあります。 DNSルックアップを実行しています。 しかし、答えを得るためには、少なくとも40分待つ必要があります。最大で-パケット損失の数や、惑星の回転に応じたターゲットの可用性などによって、どれくらいかは一般にわかりません。 回答が届いた間に、ノードが別のIPに移動される可能性があるため、受け取った回答が間違っていることが判明する場合があります。 そして、これは最悪のシナリオではありません。 もしあなたが木星のどこかに座るなら、これは一般に何時間もかかるでしょう。
そのため、このようなスキームを取り除き、遅延バインディングと呼ばれるものに進む必要があります。 まず、必要な惑星を決定し、次にこの惑星にトラフィックをリダイレクトしてから、ルックアップを実行します。
これらの条件でネットワーク自体を管理する必要性を考えると、他の問題が発生します。地球上のネットワークで使用しているものはここでは機能しません。 たとえば、SNMPと呼ばれるプロトコル（単純なネットワーク管理プロトコル）があります。これは、パケットを送信し、数ミリ秒以内、または少なくとも数百ミリ秒以内に応答を取得できるという考えに基づいています。 pingが何であるかを知っている場合、何が危険なのかを理解する必要があります。 数分以内に受信しない場合は、何か問題が発生しており、リクエストしているノードが利用できない可能性があると想定するのは理にかなっています。 しかし、宇宙では、信号はターゲットに到達するまでにも多くの時間を必要とし、戻ることは言うまでもありません。 これにより、ネットワーク管理がはるかに複雑なタスクになります。
最後に、セキュリティにも注意を払う必要がありました。 もちろん、その理由は明らかです。「15歳の10代の若者が火星のネットワークのセグメントを支配した」などの新聞の見出しを見たいとは思いません。 これを回避するために、強力な認証、3ウェイハンドシェイク、暗号化キーの使用などを追加しました。
有線：通信が長距離にわたって行われることを考えると、ネットワーク全体は単純に巨大なはずですよね？
Cerf：まあ、純粋に物理的に-距離の点では-それは本当にかなり大きなネットワークです。 ただし、ノードの数は非常に少ないです。 現時点では、これらは主に地球上のデバイス、たとえばJPLの管理下にあるDSNステーションです。 大きな70メートルのアンテナと、直径35メートルの小さなアンテナがあり、ポイントツーポイント接続を確立できます。 これはすべて、NASAが多数の近地球通信に使用するTDRSSシステム（ティードリスを読む）の一部です。 ISSには、プロトコルスタックをサポートするいくつかのノードもあります。
火星の人工衛星はこのソフトウェアのプロトタイプを使用しており、火星からのほぼすべての情報は、私が説明したのとまったく同じ方法で私たちに届きます。 スピリット、オポチュニティ、キュリオシティのローバーもこれらのプロトコルを使用します。 フェニックスの着陸船でさえ、切断する前にそれらを使用していました。 [火星との通信がどのように実行されるか、およびこの投稿の DSNステーションの操作についての詳細を読むことができます。 あたり。]
最後に、プロトコルの動作をテストするためにも使用された、太陽の周りの軌道に配置されたEPOXIと呼ばれるデバイスもあります。
私たちのプロトコルが宇宙通信標準化委員会であるCCSDSによって認証されることを前提に、将来、どの宇宙船が設計および打ち上げられた国に関係なく、私たちのプロトコルを使用することを願っています。 そして、これは、順番に、主要な使命を果たしたこれらのデバイスのそれぞれが、ネットワーク内のリレーノードとして使用できることを意味します。
有線：そして、次の拡張ステップはどうなりますか？
Cerf：最初に、これらすべてを標準化します。 また、認証システムなど、プロトコルのすべての部分がまだテストされているわけではありません。 第二に、困難な状況でネットワークをどれだけうまく制御できるかを正確に理解する必要があります。
第三に、ビデオやオーディオの送信など、リアルタイムの相互作用について考える必要があります。 リアルタイムのインタラクティブチャットから、オーディオやビデオを添付できる電子メールの交換に似たものに切り替える最良の方法を理解する必要があります。
データパケットの配信は、電子メールの配信に似ています。 電子メールに問題がある場合、通常は再送信されます。これが長時間続く場合は、タイムアウトによって拒否されます。 私たちのプロトコルは同様の動作をするため、答えは非常に長くなる可能性があり、その配信時間はケースごとに異なる可能性があることに留意してください。
有線：宇宙用に開発された技術を地球に適用する方法についてよく話します。 あなたが話しているテクノロジーを私たちの惑星で使用できますか？
サーフ：もちろんです。 たとえば、DARPAは、戦術的な軍事通信のためにこれらの非常に回復力のあるプロトコルをテストするための資金を割り当てました。 これらのテストは非常に成功しました-データ転送の面で悪条件の下で、TCP / IPを使用するよりも3〜5倍多くの情報を転送することができました。
これは、ネットワークノード自体が送信されたデータを保存できるという事実により、部分的に達成されます。 そのため、何か問題が発生した場合、一方の端からもう一方の端に再度転送する必要はありません。最後のノードの1つから転送するだけです。 このアプローチは非常に効果的です。 まあ、もちろん、これは主にメモリの強力な安価化により可能になりました。
欧州委員会の参加による別の興味深いプロジェクトがありました。スウェーデン北部のラップランドに、サーミと呼ばれる人々が住んでいます。 この国の代表者は、8,000年以上にわたってトナカイを飼育しています。 そのため、欧州委員会は、全地形型車両のラップトップでプロトコルを使用した研究プロジェクトに資金を提供しました。 彼らの助けを借りて、スウェーデン北部の村にWiFiポイントを設置することができました。 大まかに言えば、全地形対応車は、村から村へ情報を運ぶ一種のラバとして機能しました。
有線： ISSで地球上のロボットを制御することを含む、Mocupと呼ばれる実験もありました。 これらのプロトコルもそこで使用されていましたか？
サーフ：もちろんです。 プロトコルが長距離で無期限の遅延で動作するように設計されていても、良好な通信条件の下でそれらを使用してリアルタイムでデータを送信できることを示したため、私たちはこの実験に非常に励まされました。
私は、通信セクター全体がこれらの開発から利益を得るように思われます。 たとえば、これらのプロトコルを携帯電話に適用すると、現在よりも安定した通信プラットフォームが得られます。
有線：つまり、自宅で電話がネットワークを非常にうまくキャッチできなくても、両親に電話をかけることはできますか？
サーフ：むしろ、あなたはあなたのメッセージを記録することができ、彼らは最終的にそれを受け取るでしょう。 もちろん、これはリアルタイムではありません。ネットワークの問題が長続きする場合、メッセージは後で表示されます。 ただし、いずれにしても、確実に配信されます。