Vinton G. Cerf habla sobre la creación de la Internet Interplanetaria
En su papel de vicepresidente y promotor en jefe de Internet de Google, Vinton G. Cerf ha pasado gran parte de su tiempo pensando sobre el futuro de las redes de computación que nos conectan a todos.
En su colaboración con la NASA y el Jet Propulsion Laboratory (JPL), Cerf ha colaborado en el desarrollo de un nuevo grupo de productos que sobresalen por ser únicos para el ambiente del espacio, en donde las órbitas mecánicas y la velocidad de la luz hacen que las redes tradicionales sean extremadamente difíciles de implementar. Aunque esta red espacial se encuentra aún en sus primeras etapas y tiene muy pocos nodos, Cerf indica que estamos en este momento en “en el frente de lo que pudiera ser la columna vertebral de una red interplanetaria que evoluciona y se expande”.
Internet interplanetaria (crédito: NASA/JPL)
A continuación encuentras parte de entrevista reciente a Vinton G. Cerf publicada en Wired.
Aunque ha estado en el ambiente ya por un tiempo, el concepto de una internet interplanetaria es probablemente nueva para muchas personas. ¿Exactamente cómo se construye una red espacial?
Vint Cerf: Sí, en realidad no es un concepto nuevo –el proyecto inició en 1998. Y se inició debido a que 1997 se cumplieron 25 años del diseño de la internet. Bob Kahn y yo trabajamos juntos en 1973. Por lo que en 1997 me pregunté qué debería estar haciendo hoy que fuera necesario dentro de 25 años. Y después de consultarlo con mis colegas y el Jet Propulsion Laboratory, llegamos a la conclusión que requeríamos mejores redes que las disponibles en aquel momento para la NASA y otras agencias espaciales.
De aquel tiempo hasta ahora, la capacidad completa de las comunicaciones para exploración espacial ha estado en enlaces de radio punto a punto. Es por eso que buscamos la posibilidad de utilizar el protocolo TCP/IP para comunicación interplanetaria. Pensamos que si este protocolo ha funcionado muy bien en la Tierra, funcionará igualmente en Marte. La pregunta real era, “¿Funcionará este protocolo entre distintos planetas?” Y la respuesta resulto ser: “No”.
La razón para esto tiene dos facetas: Primero, la velocidad de la luz es lenta en relación a las distancias en el sistema solar. Una señal de sólo ida de la Tierra hacia Marte tomará entre 3 minutos y medio y 20 minutos. Por lo que el viaje completo será el doble de eso. Y también está el siguiente problema: la rotación planetaria. Si te comunicas con algo en la superficie del planeta, sale fuera de comunicación a medida que el planeta rota. Rompe las comunicaciones disponibles y debes esperar hasta que el planeta rote de vuelta otra vez. Lo que tenemos es retraso variable e interrupciones, y el TCP no funciona muy bien en estas situaciones.
Una de las cosas que los protocolos TCP/IP asumen es que no hay suficiente memoria en cada uno de los enrutadores para contener todo. Si un paquete llega y está destinado para un lugar del cual tienes una ruta disponible, pero no hay suficiente memoria, de manera típica el paquete es desechado.
Hemos desarrollado una nueva suite de protocolos al que dimos el nombre de Protocolos Bundle (Manojo), que son como paquetes de internet en el sentido que son trozos de información. Pueden ser muy grandes y básicamente son enviados como manojos o ramilletes de información. Hacemos algo que llamamos almacenar y reenviar, que es la manera en que la conmutación de paquetes funciona. En este caso, el protocolo interplanetario tiene la capacidad de almacenar una gran cantidad, y usualmente por un tiempo bastante largo antes de desecharlo basado en la conectividad del siguiente salto.
¿Cuáles son los retos de trabajar e implementar redes de comunicación en el espacio en contraposición a la internet que tenemos ya?
Vint Cerf: Entre las cosas más difíciles, primero que nada, está que no podíamos usar el sistema de nombres de dominio en su forma actual. Puedo darte un ejemplo rápido de lo que sucede: imagina por un momento que estás en Marte, y alguien está tratando de abrir una conexión HTTP desde la Tierra. Ellos te han proporcionado una URL que contiene un nombre de dominio, pero antes de que puedas siquiera abrir una conexión TCP debes tener una dirección IP asignada.
Debes entonces realizar una búsqueda de nombre de dominio, que pueda traducir el nombre de dominio hacia una dirección IP. Recuerda que te encuentras en Marte y el nombre de dominio que deseas ver está en Tierra. Envías una búsqueda de nombres de servidor. Pero esta acción puede tomar desde 40 minutos hasta un tiempo desconocido –dependiendo del tipo de pérdida de paquetes que tengas, ya sea un período de interrupción debido a la rotación planetaria, ese tipo de cosas– antes de tener una respuesta. Y puede que la respuesta sea incorrecta, ya que para el tiempo que te llegue el nodo pudo haberse movido y ahora tiene una IP distinta. Y de allí en adelante sólo puede ser peor y peor. Si te encuentras en Júpiter, y tratas de hacer una búsqueda, muchas horas pasarán y luego resultará que es imposible.
Es por eso que tuvimos que dividir la fase de búsqueda en dos y usar lo que se llama vinculante retrasado (delayed binding). Primero, debes saber a que planeta vas, luego enrutas el tráfico hacia ese planeta, y sólo entonces puedes realizar una búsqueda local, posiblemente usando el nombre de dominio.
El otro punto es cuando tratas de administrar una red dentro de su ambiente físico y todos los retrasos inciertos, lo que hacemos típicamente hoy para administración de redes no funciona muy bien. Existe un protocolo llamado SNMP, el protocolo de administración de red simple, y se basa en la idea que tú puedes enviar un paquete y lograr una respuesta en pocos milisegundos, o algunos cientos de milisegundos. Si estás familiarizado con la palabra ping sabrás de lo que hablo, ya que haces ping a algo y esperas obtener una respuesta de manera bastante rápida. Si no llega la respuesta en un minuto o dos, empiezas a creer que algo no funciona o no está disponible. Pero en el espacio, toma un largo tiempo para la señal llegar a su destino, no digamos obtener una respuesta. La administración de redes resulta ser mucho más difícil en este ambiente.
El otro punto de que preocuparse era la seguridad. La razón es obvia –una de las cosas que queríamos evitar era tener en los titulares de los diarios algo como “Adolescente de 15 años toma control de la red de Marte”. Para disminuir esta posibilidad, trabajamos duro para incluir alta seguridad en el sistema, incluyendo autenticación fuerte de tres vías, llaves criptográficas y cosas por el estilo para reducir la posibilidad de que alguien abusara del acceso a la red espacial.
Ya que debe comunicarse a través de grandes distancias, parecería que la internet interplanetaria debe ser enorme.
Bien, en términos puramente físicos –eso es, en términos de distancia– es una red muy grande. Pero el número de nodos es muy modesto. En este momento, los elementos que participan en la red son dispositivos en el planeta Tierra, incluyendo la Deep Space Network, que es operada en el JPL. Esta consiste de tres antenas tipo plato de 70 metros más un puñado de platos de 35 metros que pueden conectarse a todo el sistema solar con enlaces de radio punto a punto. Esos son parte del sistema TDRSS que se usa mucho para comunicaciones cercanas al planeta Tierra por la NASA. El ISS también tiene varios nodos capaces de usar este grupo particular de protocolos.
Dos orbitadores alrededor de Marte usan versiones prototipo de este software, y virtualmente toda la información que nos llega de Marte proviene de estos relés almacenar-reenviar (store-forward). Los rovers Spirit y Opportunity en Marte y el rover Curiosity están usando estos protocolos. Y está también el Phonix lander, que descendió en el polo norte marciano en el 2008. También usaba estos protocolos hasta que el invierno marciano los apagó.
Y finalmente, hay una nave espacial en órbita alrededor del sol, que está bastante lejos, llamda EPOXI (la nave estaba de 32 millones de kilómetros de la Tierra cuando probó los protocolos interplanetarios). Ha sido utilizado para salir al encuentro de dos cometas en la última década para determinar su constitución mineral.
Pero lo que esperamos que suceda con el tiempo –asumiendo que estos protocolos sean adoptados por el Comité de Consulta en Sistemas de Información Espacial, que estandariza los protocolos de comunicación espacial– es que todo país con capacidad espacial al enviar ya sea su misión robótica o tripulada tenga la opción de utilizar estos protocolos. Y eso significa que todas las naves dotadas con estos protocolos podrían usarse durante la misión principal, y podrían luego ser modificados para convertirse en los relés de una red almacenar-reenviar. Yo espero con firmeza que estos protocolos sean usados tanto para exploración espacial robótica o tripulada en el futuro.
La siguiente parte de la entrevista la encuentras en inglés aquí.
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