دانشمندان روش جدیدی به نام ARROW را برای محافظت از شبکه‌های اینترنتی هنگام کاهش فیبر‌های نوری کشف کردند.
پروژه ARROW، یک شبکه فیبر نوری قابل تنظیم مجدد و توسعه یافته در MIT است که قصد دارد پایان قانون مور را به دست آورد. شبکه‌های گسترده (WAN) و اینترنت که امروزه میلیارد‌ها رایانه را در قاره‌ها و اقیانوس‌های مختلف به هم متصل می‌کند، پایه و اساس خدمات آنلاین جهانی است.
طبق گزارش mit.edu، از آنجا که بیماری Covid-۱۹ سبب ایجاد وابستگی زیادی به خدمات آنلاین در دنیا شد، شبکه‌های امروزی در تلاش برای ارائه پهنای باند بالا و در دسترس بودن فعالیت‌هایی مثل یادگیری ماشینی، تماس‌های تصویری و مراقبت‌های بهداشتی اینترنتی هستند. برای اتصال به WANها در مناطق گوناگون، از کابل‌های فیبر نوری که از رشته‌های فوق العاده نازک شیشه یا پلاستیک ساخته شده و داده‌ها را با استفاده از نور منتقل می‌کنند، استفاده می‌شود.
انتقال اطلاعات از طریق این بستر بسیار سریع است، اما همیشه قابل اعتماد نیست؛ این کابل‌ها از آسیب‌های احتمالی آب و هوا، رعد و برق، تصادفات و حتی حیوانات مصون هستند البته این حوادث می‌توانند صدمات جدی و گرانی به بار آورند که منجر به قطع سرویس ۹۱۱، قطع اتصال به اینترنت و ناتوانی در استفاده از برنامه‌های تلفن‌های هوشمند می‌شود.
نحوه کار سیستم “ARROW“
دانشمندان آزمایشگاه علوم رایانه و هوش مصنوعی MIT (CSAIL) راهی برای حفاظت از شبکه اینترنتی هنگام کاهش فیبر‌های نوری و هزینه‌ها پیدا کرده اند. سیستم آن‌ها که “ARROW” نامیده می‌شود، نور را از یک فیبر آسیب دیده به حالت سالم پیکربندی می‌کند، در حالی که از الگوریتم آنلاین برای جلوگیری از قطع فیبر‌ها زودتر از موعد و بر اساس تقاضای ترافیک اینترنتی در زمان واقعی استفاده می‌کند.
رویکرد های برنامه ARROW
سیستم ARROW دو رویکرد متفاوت را دنبال می‌کند؛ مهندسی ترافیک آگاه از خرابی‌ها که ترافیک شبکه را به جایی می‌رساند که منابع پهنای باند در حین قطع فیبر‌ها وجود دارد و رویکرد دوم یعنی پیکربندی مجدد طول موج که با تنظیم مجدد نور، منابع پهنای باند آسیب دیده را بازیابی می‌کند.
اگرچه این یک ترکیب قدرتمند است، اما حل این مشکل به دلیل سختی NP در نظریه پیچیدگی محاسباتی دشوار است. این گروه یک الگوریتم جدید ایجاد کردند که اساساً می‌تواند “LotteryTickets” را به عنوان مولفه‌ای برای “مشکل پیکربندی مجدد طول موج” در فیبر‌های نوری ایجاد کند و فقط اطلاعات ضروری را در “مشکل مهندسی ترافیک” وارد کند. این روش در کنار “روش ترمیم فیبر نوری” آن‌ها عمل می‌کند که نور را از فیبر بریده شده به فیبر‌های سالم و جایگزین منتقل می‌کند تا اتصال شبکه را بازیابی کند، این سیستم همچنین ترافیک زمان واقعی را برای بهینه سازی حداکثر توان شبکه در نظر می‌گیرد.
با استفاده از شبیه سازی در مقیاس بزرگ، ARROW می‌تواند ۲ تا ۲.۴ برابر بیشتر ترافیک را بدون نیاز به استقرار فیبر‌های جدید حمل کند، در حالی که شبکه را بسیار قابل اعتماد می‌کند. می‌توان از ARROW برای بهبود دسترسی به خدمات و افزایش انعطاف پذیری زیرساخت اینترنت در برابر قطع فیبر استفاده کرد. ژژن ژونگ در این زمینه می‌گوید: ” برخی از خرابی‌ها را می‌توان برطرف یا ترمیم کرد و این نظر ما را در مورد مدیریت شبکه و مهندسی ترافیک تغییر داد، همچنین فرصت‌هایی را برای تجدید نظر در سیستم‌های مهندسی ترافیک، سیستم‌های ارزیابی ریسک و برنامه‌های نوظهور ایجاد کرد. “
مهندسان شبکه در طراحی زیرساخت‌های شبکه امروزی، چه در مراکز داده و چه در شبکه‌های وسیع با لایه فیزیکی شبکه‌ها به عنوان یک جعبه سیاه ثابت بدون قابلیت پیکربندی مجدد رفتار می‌کنند. در نتیجه، زیرساخت شبکه بدترین حالت ترافیک را در تمام سناریو‌های شکست احتمالی حمل و آن را ناکارآمد و پرهزینه می‌کند. با این حال، شبکه‌های مدرن دارای برنامه‌های کشسانی هستند که می‌توانند از یک لایه فیزیکی با قابلیت تنظیم مجدد پویا سود ببرند تا توان بالا، تاخیر کم و بازیابی یکپارچه از خرابی‌ها را فعال کند که ARROW به فعال سازی آن‌ها کمک می‌کند.
در سیستم‌های سنتی، مهندسان شبکه از قبل تصمیم می‌گیرند که چقدر ظرفیت در لایه فیزیکی شبکه فراهم کنند. شاید تغییر توپولوژی یک شبکه بدون تغییر فیزیکی کابل‌ها غیرممکن به نظر برسد، اما از آنجا که مسیر امواج نوری را می‌توان با استفاده از آینه‌های کوچک تغییر داد، تغییرات سریع و بدون نیاز به سیم کشی مجدد امکان پذیر است.
کارکرد ARROW در سیستم مترو
یک سیستم مترو را تصور کنید که ممکن است بعضی از قطار‌ها هر چند وقت یکبار خراب شوند. واحد کنترل مترو می‌خواهد نحوه توزیع مسافران را در مسیر‌های جایگزین و با در نظر گرفتن همه قطار‌ها و تردد احتمالی برنامه ریزی کند. با استفاده از ARROW، هنگامی که قطار خراب می‌شود، واحد کنترل فقط بهترین مسیر‌های جایگزین را به مسافران اعلام می‌کند تا زمان سفر آن‌ها را به حداقل رسانده و از ازدحام جلوگیری شود.
مانیا قبادی سرپرست کار MIT، می‌گوید: “هدف بلند مدت این است که شبکه‌های کامپیوتری در مقیاس بزرگ را کارآمدتر کرده و در نهایت شبکه‌های هوشمند توسعه یافته و سازگار با داده‌ها و برنامه‌های مختلف را ایجاد کنیم. داشتن یک توپولوژی نوری قابل تنظیم، طرز فکر ما در مورد یک شبکه را متحول می‌کند، زیرا انجام این تحقیقات مستلزم شکستن ارتدوکسی است که سال‌ها در استقرار WAN ایجاد شده است.”
برای استقرار ARROW در شبکه‌های وسیع در سطح جهان، این تیم با شبکه اجتماعی فیسبوک همکاری کرده و امیدوار است با سایر ارائه دهندگان خدمات در مقیاس بزرگ نیز مشارکت داشته باشد. این تحقیق بینش اولیه در مورد مزایای پیکربندی مجدد را ارائه می‌دهد.
مسئولان این پروژه در ادامه گفتند: “ما هیجان زده هستیم که ARROW را از ایده‌های آزمایشگاهی تحقیقاتی به سیستم‌های واقعی منتقل و چالش‌های عملی زیادی پیش رو را حل کنیم تا به میلیارد‌ها نفر خدمت ارائه شود. ما امیدواریم که ARROW بتواند اینترنت را در برابر خرابی‌ها با هزینه کمتر مقاوم کند. این کار توسط آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته Energy، وزارت دفاع و بنیاد ملی علوم ایالات متحده پشتیبانی می‌شود.”
منبع:باشگاه خبرنگاران جوان
