BerandaComputers and TechnologyRencana Vint Cerf untuk Membangun Internet di Luar Angkasa

Rencana Vint Cerf untuk Membangun Internet di Luar Angkasa

Tanya Jawab
Oleh Susan D’Agostino

21 Oktober 2020

Vinton Cerf membantu membuat internet 40 tahun yang lalu, dan dia masih bekerja untuk menghubungkan orang-orang di seluruh dunia – dan di luar itu.

Vinton Cerf, salah satu bapak internet, juga memainkan peran penting dalam membangun internet antarplanet.

Eksplorasi ruang angkasa itu sulit, paling tidak karena sulitnya berkomunikasi. Astronot perlu berbicara dengan pengawas misi, idealnya dengan komunikasi video, dan kendaraan luar angkasa perlu mengirim kembali data yang mereka kumpulkan, sebaiknya dengan kecepatan tinggi dan dengan penundaan sesedikit mungkin. Pada awalnya, misi luar angkasa merancang dan membawa sistem komunikasi mereka sendiri yang berbeda; yang bekerja cukup baik, tetapi itu bukanlah teladan efisiensi. Kemudian suatu hari di tahun 1998, pelopor internet

Vinton Cerf membayangkan jaringan yang dapat menawarkan kapasitas yang lebih kaya untuk melayani semakin banyak orang dan kendaraan di luar angkasa. Mimpi internet antarplanet lahir.

Tetapi memperluas internet ke luar angkasa bukan hanya masalah memasang Wi-Fi di roket. Para ilmuwan memiliki kendala baru yang harus dihadapi: Jarak astronomis, dan planet bergerak, berpotensi memblokir sinyal. Siapa pun di Bumi yang ingin mengirim pesan kepada seseorang atau sesuatu di planet lain harus menghadapi jalur komunikasi yang sering terganggu.

“Kami mulai menghitung untuk [internet standards] yang telah bekerja dengan sangat baik di Bumi ini. Namun, kecepatan cahaya terlalu lambat, “kata Cerf tentang pekerjaan awalnya dengan rekan-rekannya di

Kelompok Minat Khusus Jaringan Antar Planet . Mengatasi masalah itu akan menjadi tugas yang berat, tetapi ilmuwan komputer Amerika dan mantan profesor Stanford ini terbiasa membantu mewujudkan hal-hal besar.

Beberapa dekade yang lalu, Cerf dan Robert Kahn – “bapak internet” – mengembangkan rangkaian arsitektur dan protokol untuk internet terestrial yang dikenal sebagai Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP / IP). Siapa pun yang pernah menjelajahi web, mengirim email, atau mengunduh aplikasi harus berterima kasih kepada mereka, meskipun Cerf dengan cepat mendorong kembali judul mewah itu. “Banyak orang berkontribusi pada penciptaan internet,” katanya dengan suaranya yang biasa.

Untuk mentransfer data di internet Earth, TCP / IP memerlukan jalur router ujung ke ujung lengkap yang meneruskan paket informasi melalui tautan seperti kabel tembaga atau serat optik, atau jaringan data seluler. Cerf dan Kahn tidak merancang internet untuk menyimpan data, sebagian karena memori terlalu mahal pada awal 1970-an. Jadi jika tautan di sepanjang jalur rusak, router membuang paket dan kemudian mengirimkannya kembali dari sumbernya. Ini bekerja dengan baik di lingkungan Earth dengan penundaan rendah dan konektivitas tinggi. Namun, jaringan di luar angkasa lebih rentan terhadap gangguan, membutuhkan pendekatan yang berbeda.

“TCP / IP tidak berfungsi pada jarak antarplanet,” kata Cerf. “Jadi kami merancang seperangkat protokol yang mampu melakukannya.”

Pada tahun 2003, Cerf dan tim kecil peneliti memperkenalkan protokol bundel . Bundling adalah protokol jaringan yang tahan terhadap gangguan / penundaan (DTN) dengan kemampuan untuk mengeluarkan internet (secara harfiah) dari dunia ini. Seperti protokol yang mendasari internet Earth, pemaketan bertukar paket. Ini berarti bahwa paket data bergerak dari sumber ke tujuan melalui router yang mengalihkan arah pergerakan data di sepanjang jalur jaringan. Namun, bundling memiliki properti yang tidak dimiliki oleh internet terestrial, seperti node yang dapat menyimpan informasi.

Sebuah paket data yang bergerak dari Bumi ke Jupiter mungkin, misalnya, melalui relai di Mars, Cerf menjelaskan. Namun, ketika paket tiba di relai, sekitar 40 juta mil dalam perjalanan 400 juta mil, Mars mungkin tidak diarahkan dengan benar untuk mengirim paket ke Jupiter. “Mengapa membuang informasi itu, daripada menyimpannya sampai Jupiter muncul?” Kata Cerf. Fitur simpan-dan-maju ini memungkinkan bundel untuk menavigasi ke tujuan mereka satu lompatan pada satu waktu, meskipun ada gangguan dan penundaan yang besar. paling banyak Makalah baru-baru ini tentang subjek menyoroti penerapan Loon SDN – teknologi yang mampu mengelola jaringan yang bergerak di langit – untuk arsitektur komunikasi antariksa generasi mendatang NASA.

Di luar internet antarplanet, Cerf, sekarang berusia 70-an, juga berfokus pada pekerjaan hariannya sebagai kepala penginjil internet untuk Google . Ini adalah gelar mewah yang dia pegang, dipenuhi dengan keinginan seorang pengkhotbah untuk menyebarkan internet, melalui pengembangan kebijakan global, kepada milyaran orang di seluruh dunia tanpa itu. Dia sekaligus ambisius dengan ide-ide serius, sambil mempertahankan sisi yang menyenangkan. Meskipun dia biasanya memakai janggut yang dipangkas rapi dan setelan tiga potong – beberapa mengatakan dia adalah inspirasi untuk yang seperti dewa Arsitek di Matriks film – dia pernah memulai pidato utama dengan membuka kancing jaket dan kemejanya, bergaya Superman, hingga memperlihatkan T-shirt yang bertuliskan: “IP ON EVERYTHING!”

Majalah Quanta segera menyusul Cerf setelah dia pulih dari COVID-19 dan sebelum partisipasinya di Virtual Heidelberg Laureate Forum. Wawancara telah diringkas dan diedit untuk kejelasan.

Cerf sangat antusias menjelajahi tata surya , dan dia bekerja dengan Jet Propulsion Laboratory, Kelompok Minat Khusus Jaringan Antar Planet, dan lainnya untuk menghadirkan internet yang tahan penundaan bagi astronot dan komputer di luar angkasa.

Apa yang pertama kali membawa ide dari internet antarplanet?

Pada musim semi tahun 1998, sembilan dari kami berkumpul di Jet Propulsion Laboratory untuk bertanya: Apa yang harus kami lakukan sebagai antisipasi dari apa yang mungkin kita butuhkan untuk eksplorasi ruang angkasa 25 tahun dari sekarang? Adrian Hooke , yang pernah di JPL dan kemudian juga bertugas di markas NASA, adalah orang yang benar-benar mendapat di belakang ini dan mendorong. Dia meninggal beberapa tahun yang lalu, tetapi dia menyatukan tim ini.

Kami telah menjelajahi tata surya selama beberapa dekade, tetapi eksplorasi – baik berawak maupun robotik – biasanya melibatkan radio komunikasi, baik titik ke titik atau melalui apa yang disebut pipa bengkok: relai radio yang mengambil sinyal dan menyiarkan ulang untuk meningkatkan kemungkinan mencapai Bumi.

Kelompok kami bertanya: Bisakah kami melakukan yang lebih baik? Bisakah kita menggunakan teknologi internet untuk meningkatkan komunikasi ruang angkasa, terutama karena jumlah pesawat ruang angkasa meningkat dari waktu ke waktu, atau saat kita mulai menempatkan pemukiman di bulan atau Mars?

Jadi, beberapa dekade setelah memahami protokol bundel, apakah internet antarplanet aktif dan berjalan?

Kami tidak harus membangun semuanya dan berharap seseorang menggunakannya. Kami berusaha menerapkan standar, seperti yang kami miliki untuk internet; menawarkan standar tersebut secara bebas; dan kemudian mencapai interoperabilitas sehingga berbagai negara antariksa dapat saling membantu.

Kami mengambil langkah nyata berikutnya untuk infrastruktur multi-misi: merancang kemampuan untuk jaringan tulang punggung antarplanet. Anda membangun apa yang dibutuhkan untuk misi berikutnya. Saat pesawat ruang angkasa dibangun dan digunakan, mereka membawa protokol standar yang menjadi bagian dari tulang punggung antarplanet. Kemudian, ketika mereka menyelesaikan misi ilmiah utama mereka, mereka akan digunakan kembali sebagai node di jaringan tulang punggung. Kami membentuk tulang punggung antarplanet dari waktu ke waktu.

Apakah repurposing ini sudah dimulai?

Pada tahun 2004, penjelajah Mars seharusnya mengirimkan data kembali ke Bumi secara langsung melalui jaringan luar angkasa – tiga besar 70 antena meteran di Australia, Spanyol dan California. Namun, kecepatan data saluran yang tersedia adalah 28 kilobit per detik, itu tidak banyak. Saat mereka menyalakan radio, mereka kepanasan. Mereka harus mundur, yang berarti lebih sedikit data yang akan kembali. Itu membuat para ilmuwan marah.

Salah satu insinyur JPL menggunakan perangkat lunak prototipe – ini sangat keren! – untuk memprogram ulang penjelajah dan pengorbit dari jarak ratusan juta mil. Kami membangun internet antarplanet toko-dan-maju kecil dengan dasarnya tiga node: penjelajah di permukaan Mars, pengorbit dan jaringan luar angkasa di Bumi. Itu sudah berjalan sejak itu.

Dan itu semakin besar sejak saat itu, bukan?

Kami telah menyempurnakan desain protokol tersebut, menerapkan dan mengujinya. Protokol terbaru menjalankan relai bolak-balik antara Bumi dan Stasiun Luar Angkasa Internasional. Kami telah melakukan beberapa pengujian lain yang sangat keren. Satu pesawat ruang angkasa, EPOXI , yang berangkat mengunjungi beberapa komet sekitar 81 detik cahaya jauh dari Bumi saat kami diberi tahu, “Tidak apa-apa bagi kami jika Anda mengunggah protokol dan mengujinya di pesawat ruang angkasa itu.” Jadi kami melakukannya juga.

Kami melakukan tes lain di ISS di mana para astronot sedang mengendalikan kendaraan robot kecil di Jerman. Biasanya, Anda tidak akan melakukannya: Jika Anda mencoba menyetir kendaraan di Mars dan membutuhkan waktu 20 menit untuk sinyal Anda sampai di sana, Anda dapat memutar kemudi dan, 20 menit kemudian, mobil itu berputar dan melewati jurang. Kemudian, 20 menit setelah itu, Anda menemukan bahwa Anda baru saja kehilangan kendaraan senilai $ 6 miliar. Ini bekerja antara ISS dan Bumi karena jaraknya hanya beberapa ratus mil. Tidaklah gila membayangkan sebuah misi di mana para astronot tidak benar-benar mendarat di planet ini. Mereka hanya mengorbit di sekitarnya dan menyebarkan peralatan jarak jauh di permukaan secara real time.

Bagaimana dengan pengalaman pengguna? Apakah protokol bundel untuk internet antarplanet terasa sama seperti TCP / IP untuk internet Bumi?

Tidak perlu waktu lama sebelum Anda tidak lagi dalam mode interaktif. Anda berada dalam mode over-and-out, atau Anda berada dalam mode hi-this-is-a-nice-video-recording-I-recorder-beberapa jam-lalu, yang seperti email. Protokol berorientasi pada pengenalan bahwa penundaan menghilangkan kemungkinan interaksi. Itu menempatkan batasan pada desain protokol.

Sepertinya Anda telah menyelesaikan masalah utama, tetapi apakah ada masalah yang tersisa untuk diselesaikan?

Mendapatkan persetujuan tentang desain teknis dan menerapkan protokol adalah satu hal. Ini adalah hal lain untuk membuat mereka digunakan di tempat yang mereka butuhkan. Ada banyak penolakan untuk melakukan sesuatu yang baru karena “baru” berarti: “Itu mungkin berisiko!” dan “Tunjukkan bahwa ini berhasil!” Anda tidak dapat menunjukkannya kecuali Anda mengambil risiko.

Kami bekerja keras untuk meyakinkan orang-orang yang merancang misi luar angkasa bahwa barang-barang tersebut telah diuji secara memadai. Itu adalah perjuangan yang berat, dan masih banyak yang harus dilakukan. Kami harus mendapatkan perusahaan komersial yang mendukung eksplorasi ruang angkasa untuk memiliki kemampuan off-the-shelf. Dan kita harus mendapatkan ilmuwan yang merancang misi untuk berkata: “Inilah yang kita mampu lakukan sekarang.”

Dengan begitu, Anda bisa lebih berambisi dan memanfaatkan asumsi bahwa kita memiliki tulang punggung antarplanet. Jika Anda memulai dengan anggapan bahwa Anda tidak melakukannya, maka Anda akan merancang misi dengan kemampuan komunikasi terbatas.

Akankah internet antarplanet memungkinkan pendekatan baru untuk eksplorasi ruang angkasa yang dapat menghasilkan penemuan baru?

Internet antarplanet merupakan infrastruktur yang dimaksudkan untuk mendukung aktivitas antarplanet, yang bisa berupa penelitian tetapi suatu saat bisa juga menjadi komersialisasi. Ini adalah infrastruktur dengan cara yang sama seperti internet sebagai infrastruktur. Internet tidak menemukan atau menemukan apa pun. Ini hanyalah media di mana orang dapat melakukan pekerjaan kolaboratif dan dapat menemukan hal-hal baru.

Bagaimana dengan di Earth, apakah protokol DTN juga dapat berguna di sini?

Seorang insinyur di Swedia memiliki ide untuk mencoba protokol DTN untuk melacak rusa di Lapland, tempat suku Sami berada. menggiring selama 8.000 tahun. Rusa kutub berkeliaran dan keluar masuk kontak radio. Ini adalah lingkungan yang tidak dapat diprediksi, yang sangat berbeda dari lingkungan tempat Anda dapat menghitung mekanika orbital dan memprediksi kemungkinan kontak yang mungkin terjadi. Kemampuan oportunistik ini, ketika komunikasi kurang dapat diprediksi, itulah yang sedang diuji di Lapland.

Juga, dalam penelitian kelautan, Anda memiliki instrumen yang menghasilkan dan mengumpulkan data di permukaan laut atau dasar laut, tetapi Anda tidak selalu memiliki konektivitas berkelanjutan ke mereka. Untuk pengamatan Bumi, sensor dapat sesekali menyapu hutan tetapi tidak dapat terus disiarkan. Dalam lingkungan internet yang terhubung sepenuhnya, Anda membuang data saat Anda memproduksinya. Tapi itu tidak akan berfungsi di lingkungan dengan konektivitas yang terputus-putus. Anda membutuhkan protokol yang mengatakan: “Jangan panik! Tidak apa-apa, bertahanlah. ” Selain itu, perangkat yang digerakkan oleh baterai tidak boleh terus-menerus melakukan transmisi ketika bisa lebih efisien.

Simpan-dan-maju, kemampuan berselang cukup berguna terrestrially, terutama setelah bencana besar ketika Anda mungkin tidak punya banyak kemampuan komunikasi. Seseorang dapat menggunakan DTN dalam mode pemulihan cepat di mana sumber daya tidak cukup untuk menyediakan cakupan gaya TCP / IP.

Selain pekerjaan internet antarplanetnya, Cerf juga merupakan kepala penginjil internet untuk Google, bekerja untuk memperluas akses ke internet terestrial.

Jadi, apakah masuk akal untuk beralih dari TCP / IP ke DTN untuk semua Internet bumi?

Kami telah menunjukkan bahwa Anda dapat membuat protokol DTN bekerja dengan kecepatan tinggi, meskipun mereka memiliki lebih banyak overhead daripada protokol TCP / IP tradisional. Tetapi akan sangat sulit untuk memperkenalkan DTN di mana-mana, karena lihat seberapa banyak TCP / IP yang ada. Ada juga evolusi di sisi internet ke seperangkat protokol lain yang disebut QUIC yang tidak hanya mencapai kecepatan data yang lebih cepat tetapi juga pemulihan yang lebih cepat dari kegagalan atau pemutusan hubungan. Namun, evolusi ini tidak searah dengan DTN.

Di sisi lain, untuk ponsel, di mana konektivitas masih rapuh, fungsionalitas DTN mungkin cukup bagus. Kami sekarang melihat implementasi DTN di lingkungan seluler.

Sebagai ayah dari, dan penginjil, internet, apakah Anda memiliki kekhawatiran tentang kreasi Anda?

Penyalahgunaan internet. Misinformasi dan malware. Serangan berbahaya. Serangan phishing. Ransomware. Sungguh menyakitkan dan menyedihkan untuk menyadari bahwa orang-orang akan mengambil infrastruktur seperti ini, yang memiliki begitu banyak janji dan telah menghasilkan begitu banyak, dan melakukan hal-hal buruk dengannya. Sayangnya, itulah sifat manusia.

Kami membutuhkan tata kelola tambahan di lingkungan online, tetapi itu sulit. Orang Cina membangun firewall besar dan kemudian menempatkan semua orang di dalamnya di bawah pengawasan. Itu belum tentu masyarakat yang kita semua ingin tinggali, namun kita masih harus mengatasi masalahnya. Bagaimana kita mengatasinya tanpa menjadi ekstrim? Saya tidak punya jawaban yang bagus. Saya berharap saya melakukannya.

Itu yang paling saya pikirkan saat ini. Faktanya, hal-hal antarplanet adalah pergeseran yang menyegarkan dari itu karena di sana kami hampir sepenuhnya memikirkan hasil ilmiah.

Read More

RELATED ARTICLES

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Most Popular

Recent Comments