Vyšlo v týdeníku Computerworld č. 37/91 v roce 1991
Vytištěno z adresy: http://www.earchiv.cz/a91/a137c200.php3

Počítačové sítě: do Evropy jednotně, aneb: EEPG předkládá svou závěrečnou zprávu

Tento článek vyšel v počítačových novinách Computerworld č. 37/91. Při jeho čtení mějte prosím na paměti, že byl psán koncem roku 1991, kdy globální počítačové sítě u nás teprve začínaly. Od té doby se mnohé změnilo, a tak tento dokument chápejte spíše jako historické svědectví.
Jiří Peterka

Ve světě i v Evropě vedle sebe existuje a bude existovat celá řada různých počítačových sítí pro vědu, výzkum a vysoké školy, s různými architekturami, protokoly, poskytovanými službami, i způsobem řízení a financování. Všechny ke svému fungování vyžadují nákladnou komunikační infrastrukturu, která je tím efektivnější, čím lépe je využívána, a čím lépe je možné ji navázat na jiné komunikační infrastruktury a tím napojit na jiné sítě. V poslední době se proto množí snahy o sjednocení těchto komunikačních infrastruktur pro akademické a vědeckovýzkumné počítačové sítě.

Tyto snahy jsou nejvíce aktuální právě v Evropě, kde je nejednotnost komunikačních infrastruktur relativně největší. Je proto vcelku přirozené, že otázku sjednocení komunikačních infrastruktur si vzala za své právě ta organizace, která zastřešuje veškeré aktivity v oblasti počítačových sítí pro vědu, výzkum a vysoké školy v Evropě - organizace RARE (Reseaux Academiques et de Recherche Europeens).

RARE si za účelem vypracování podkladů pro následné rozhodnutí vytvořila koncem roku 1990 jedenáctičlennou odbornou skupinu, která dostala jméno EEPG (European Engineering Planning Group), a byla pověřena následujícími úkoly:

  • vypracovat rámcovou analýzu současného stavu provozu v počítačových sítích na mezinárodní úrovni v rámci Evropy a odhadnout další potenciální vývoj.
  • získat přehled o existujících mezinárodních linkách a komunikačních prostředcích.
  • na základě rozboru technických aspektů zvolit dostupné technologie, na kterých by bylo možné založil celoevropskou páteřní síť; pro každou navrženou technologii vypracovat popis toho, jak by na ní založená páteřní síť vypadala.
  • najít možnosti organizačního zajištění provozu celoevropské páteřní sítě.

EEPG předkládá svou závěrečnou zprávu

Skupina EEPG shrnula výsledky své práce v závěrečné zprávě, která byla vydána v květnu 1991.

Informace, které skupina EEPG při své práci shromáždila, a hodnocení a závěry, ke kterým došla, budou jistě zajímavé i pro naši širší odbornou veřejnost. Neuškodí proto seznámit se s některými zajímavostmi, které závěrečná zpráva EEPG obsahuje.

Analýza současného stavu a odhad dalšího vývoje

Prvním zajímavým momentem, který se objevil hned na začátku zprávy, bylo nové stanovení kritérií pro odhad počtu uživatelů počítačových sítí pro vědu, výzkum a vysoké školy. Doposud se totiž při podobných odhadech počítalo pouze s vědci "technického" zaměření, přesněji těmi, jejichž vědní obory počítače intenzivně využívají. Při takto stanoveném kritériu se obvykle docházelo k počtům přibližně 225 000 uživatelů v rámci celé Evropy. Nyní se ovšem zjistilo, že toto kritérium již přestává být směrodatné - s širokým nasazením osobních počítačů a pracovních stanic se dramaticky zvýšil počet těch, kteří počítače ke své práci využívají, a kteří prostřednictvím sítí komunikují se svými kolegy a využívají i další služby počítačových sítí. Odhad počtu uživatelů z řad vysokoškolských učitelů, vědeckých pracovníků a výzkumníků v celé Evropě se pak rázem zvyšuje na 1 000 000, v rámci asi 2 500 institucí. Budoucí počítačové sítě budou muset vycházet vstříc skutečně všem uživatelům - nejen těm, které lze označit za "počítačově gramotné".

Vcelku očekávaný je asi výčet aplikací, které se v současné době nejvíce podílejí na provozu v evropských vědeckovýzkumných sítích:

  • napojení na vzdálený počítač v rámci tzv. remote login (X.29, TELNET ......)
  • přenos souborů (FTP, COPY, SENDFILE, FTAM ....)
  • vzdálený přístup k souborům a vzdálené volání procedur
  • elektronická pošta (RSCS, UUCP, SMTP, X.400)
  • zpracování úloh na vzdáleném počítači, tzv. remote job entry (RJE)

Při úvahách o komunikačních infrastrukturách a rozlehlých počítačových sítích nebylo možné nevzít do úvahy také sítě lokální (LAN). Závěrečná zpráva EEPG si všímá faktu, že rozlehlé počítačové sítě jsou možnostmi a schopnostmi lokálních sítí značně handicapovány - obvyklé požadavky, jako je rychlý přenos velkých objemů dat, centralizovaná správa, snadná a rychlá dostupnost různých zdrojů a prostředků i ochrana proti neoprávněnému přístupu a neoprávněnému kopírování, se dají ekonomicky únosným a uživatelsky přívětivým způsobem realizovat pouze v případě, že to nebude na úkor dlouhých dob odezvy a dlouhých dob přenosu požadovaných dat. To je dnes možné zajistit jen na lokálních sítí, které na rozdíl od svých rozlehlých protějšků používají řádově vyšší přenosové rychlosti, a to navíc s menšími náklady a větší spolehlivostí - ovšem jen na malé vzdálenosti. Pro srovnání: přenosové rychlosti rozlehlých sítí jsou závislé na použitých pevných spojích, a v Evropě se pohybují v rozmezí od 9,6 kbit/sekundu až po 2 Mbity/sekundu. Přenosové rychlosti, dosahované různými druhy lokálních sítí, uvádí následující tabulka:

  • Ethernet 10 Mbit/sekundu,
  • Token Ring 4 Mbity/sekundu a 16 Mbit/sekundu
  • Hyperchannel 50 Mbit/sekundu
  • FDDI 100 Mbit/sekundu
  • UltraNet 1 Gbit/sekundu

Specifické požadavky na vlastnosti a schopnosti akademických a vědeckovýzkumných sítí v Evropě dnes přichází především z obou krajních částí širokého spektra uživatelů. Z jedné strany od tradičních uživatelů rozlehlých sítí, kteří jsou schopni využít veškeré dnešní možnosti rozlehlých počítačových sítí a volají po zvýšení těchto schopností. Z druhé strany spektra přichází snaha o zapojení co nejširšího okruhu potenciálních uživatelů. V současné době jsou požadavky této strany ještě poměrně skromné - spolehlivá a snadno dostupná elektronická pošta. Doba je zralá pro změnu, a technologie pro ni existuje. Chybějícím článkem řetězu bude efektivní a cenově přijatelné vzájemné propojení rozlehlých a lokálních sítí.

Hnacími silami vývoje rozlehlých počítačových sítí v devadesátých letech budou požadavky na vyšší dostupnost nejrůznějších dat a služeb, požadavky koncových uživatelů na rychlejší přístup a vyšší rychlosti zpracování jejich požadavků, a také zapojení stále více "ne-technicky zaměřených" uživatelů, kteří potřebují přístup k informacím nejrůznějšího charakteru. V důsledku těchto požadavků bude nutné takové vzájemné propojení všech počítačů a jejich periferií, které přesahuje hranice jednotlivých sítí, a které je pro koncového uživatele zcela transparentní.

Je vcelku přirozené očekávat, že uživatelé budou brzy požadovat stejnou rychlost přístupu, jakou dosahují u svého lokálního síťového serveru, i při přístupu "za hranice" své lokální sítě, do různých vzdálených serverů, databází apod., se zachováním interaktivního způsobu práce. Tím samozřejmě dále porostou požadavky na rychlost páteřních spojů rozlehlých počítačových sítí, a tím i na přenosovou kapacitu komunikační infrastruktury, na které jsou tyto páteřní sítě vybudovány.

Požadavky na průchodnost páteřních sítí bude dále zvyšovat i poptávka po následujících službách, které mají velké nároky na přenosové kapacity, a u nichž lze v budoucnu očekávat velký nárůst:

  • přístup ke vzdáleným databázím
  • přístup ke vzdáleným superpočítačům,
  • aplikace typu klient/server (X-Window, NFS, AFS, RPC, ISO-VT)
  • distribuované zpracování,
  • vysokorychlostní zpracování transakcí,
  • přenos obrazů
  • přenos měnící se grafiky v reálném čase (animace)
  • řízení složitých experimentů na dálku,
  • remote login,
  • přenos informací ve formátech multimédií, včetně grafiky s vysokým rozlišením a zvuku
  • videokonference

Technická skupina EEPG došla k závěru, že v dnešní době je minimální požadavek na rychlost celoevropské páteřní sítě 2 Mbity/sekundu. Taková přenosová rychlost je v současnosti v Evropě dostupná jen velmi omezeně, v rámci některých národních sítí. Nová páteřní síť musí ale dopředu počítat s rychlým vývojem dnešních počítačů a růstem jejich schopností, a snažit se mu vyrovnat. Budování nové páteřní sítě tedy musí být inkrementálním procesem, který zajistí, aby uživatelé nepřicházeli o ty možnosti a služby, které již mají k dispozici. To nutně znamená respektovat současnou existenci různých přenosových protokolů, a soustředit maximální úsilí na to nejdůležitější, tedy poskytování takových aplikací, jaké uživatelé požadují.

První část závěrečné zprávy skupiny EEPG končí konstatováním, že v porovnání s USA Evropě neschází technologie, znalosti a schopnosti lidí. To co chybí je jednotnost, centrální hnací síla a neexistence takových regulačních mechanismů, jaké existují v USA.

Přehled existujících mezinárodních linek a prostředků

V říjnu 1990 rozeslala technická skupina EEPG dotazníky do celé Evropy, ve kterých požádala o poskytnutí přesných informací o všech mezinárodních a mezikontinentálních linkách, již existujících nebo již objednaných, ale ještě nezprovozněných. Odpovědi přišly prakticky ze všech význačnějších středisek počítačových sítí v Evropě, a na základě těchto odpovědí mohla být sestavena databáze, s popisy všech známých linek.

V úvahu však byly brány pouze mezinárodní linky, které skutečně přechází přes hranice jednotlivých států, a linky mezikontinentální. CERN byl přitom považován za samostatný stát (viz samostatný článek: Co je CERN?). Počty mezinárodních a mezikontinentálních linek, které vedou z jednotlivých evropských států, a jejich celkovou šířku pásma uvádí tabulka č. 1. Zajímavý je jistě i obrázek č. 2, který ukazuje rozložení počtu linek podle jejich přenosové rychlosti.

Na základě shromážděných informací mohla skupina EEPG také vypočítat celkové náklady na komunikační linky. Uvažovány však byly pouze ceny za vlastní pronájem linek, nikoli za nejrůznější technická zařízení na koncích těchto linek, a uvažovány nebyly také další náklady, související s provozováním těchto linek.

Roční náklady na mezinárodní linky v rámci Evropy byly odhadnuty na přibližně 5,5 MECU (cca 7,59 milionu USD), a na mezikontinentální linky vedoucí z/do Evropy 2,5 MECU (cca 3,45 milionu USD) - zde se ovšem uvažovala jen poloviční cena za evropskou část těchto mezikontinentálních linek.

Skupina EEPG však neměla k dispozici údaje o cenách za pronájem linek ve východní Evropě, a tak musela náklady na tyto linky odhadnout. Ze závěrečné zprávy bohužel nevyplývá, jaký odhad použila.

Za ČSFR však můžeme údaje snadno doplnit: pronájem jediné mezinárodní linky, která je uváděna v tabulce č. 1 pro Československo, a která ve skutečnost vede z Prahy do rakouského Lince (a spojuje náš národní uzel sítě EARN s rakouským národním uzlem AEARN), přijde měsíčně na 169 000,- Kčs. Lze dokonce doplnit i srovnání stávajících tarifů za pronájem mezinárodních linek - při dnešních devizových kurzech si naše spoje účtují několikanásobek evropského průměru.

Dostupné technologie pro celoevropskou páteřní síť

Skupina EEPG byla vytvořena z expertů, schopných posoudit a zhodnotit technické aspekty vytvoření páteřní komunikační sítě jak v krátkodobém časovém výhledu, tak i z hlediska očekávaného budoucího vývoje. Jakmile ale skupina dospěla k celkem očekávanému závěru, že celoevropskou páteřní síť bude nutné budovat inkrementálně a respektovat přitom stávající existenci různých protokolů a služeb (viz první část zprávy), musela nejprve zmapovat požadavky jednotlivých budoucích uživatelů, pokud jde o požadovaná rozhraní, protokoly a přenosové kapacity. Opět se tato otázka řešila formou dotazníků - vyhodnocením odpovědí skupina EEPG zjistila, že většina mezinárodních linek dnes přenáší více než jeden protokol. Nejčastěji jsou těmito protokoly TCP/IP, DECnet, X.25 a SNA. Technikou, používanou k implementaci těchto multiprotokolových linek, je nejčastěji 'dělení pásma', založené na časovém multiplexu (TDM - Time Division Multiplexing). Pokud jde o nároky do budoucna, nejčastěji se objevovaly požadavky na:

  • malý počet vstupních bodů do X.25 s přenosovou rychlostí 64 kbit/sekundu v co možná nejkratší době,
  • brzkou dostupnost středně rychlých rozhraní k DoD-IP (Department of Defense - Internet Protocol) a ISO-CLNP (ISO - Connection-Less Network Protocol) v rozmezí 19,2 až 128 kbit/sekundu,
  • přístup k velmi rychlému DoD-IP a ISO-CLNP (až 100 Mbit/sekundu),
  • velké rozmezí šířky pásma (64 Kbit/sekundu až 100Mbit/sekundu) pro ISO-CLNP do tří let.

Všechny odpovědi shodně vyjadřovaly požadavek na multiprotokolové schopnosti sítí. Skupina EEPG si k tomu ještě sama přidala následující požadavky:

  • uvádění zvolené technologie do provozu musí představovat hladký přechod;
  • páteřní síť musí být schopna fungovat nepřetržitě 24 hodin denně;
  • musí podporovat aplikace v reálném čase,
  • musí být možné vyčlenit vhodnou šířku pásma pro experimenty bez toho, že by byl narušen obvyklý provoz;
  • páteřní síť musí být možné provozovat z centrálního místa.

Skupina EEPG potom navrhla celkem čtyři různá řešení - dvě realizovatelná v relativně krátké době a dvě výhledová.

Koncepce prvního navrhovaného řešení z obou "krátkodobých" řešení je založena na použití jediného základního protokolu (implementovaného až do vrstvy tři včetně) s tím, že ostatní protokoly budou implementovány nad tímto hostitelským síťovým protokolem. Tímto základním hostitelským protokolem přitom může být kterýkoli z trojice X.25, DoD-IP A ISO-CLNP. Skupina EEPG doporučila za základní protokol celoevropské páteřní sítě X.25, což mj. umožní snadnou návaznost na existující síť IXI (International X.25 Infrastructure) i na četné národní veřejné datové sítě, které jsou také založeny na X.25.

Druhé navrhované "krátkodobé" řešení staví na myšlence ponechat společnou jen nejnižší protokolovou vrstvu číslo 1, a tu založit na tzv. časovém multiplexu TDM (Time Division Multiplexing). Nad touto společnou nejnižší vrstvou by pak byly paralelně provozovány jednotlivé protokoly na úrovni vrstvy 3 - minimálně DoD-IP, ISO-CLNP, DECnet IV a X.25. Tento přístup, který ostatně používá národních správ spojů, se zdá být výhodnější, pokud jde o organizační a provozní zajištění. Případné výpadky, experimenty či jiné úpravy v rámci jedné ze služeb (jednoho protokolu) nemají vliv na poskytování ostatních služeb (na provoz ostatních protokolů). Časový multiplex vůbec nevylučuje použití multiprotokolových routerů, ale sám není na těchto náročných zařízeních závislý. Naopak, potřebná technologie pro TDM je vcelku běžně dostupná, v praxi ověřená a snadno provozovatelná.

Časový multiplex však má samozřejmě také své nevýhody oproti použití jediného hostitelského protokolu. Předně časový multiplex již svou podstatou nemůže nikdy 100% využít celkovou kapacitu přenosových cest, protože má určitou vlastní režii. Další nevýhodou je skutečnost, že když některá služba dostane přidělenou určitou šířku pásmu a nepoužívá ji, zůstává tato přenosová kapacita nevyužita. Při delším nevyužívání přidělené šířky pásma je možné ji zúžit, ale není to většinou možné dělat dynamicky, tedy "za chodu". Multiplexory, které jsou schopny rozdělovat kapacity jednotlivých kanálů podle okamžitých potřeb sice již existují, ale jsou zatím příliš nákladné.

Skupina EEPG uvažovala ještě o dvou dalších variantách, které jsou v závěrečné zprávě klasifikovány jako "budoucí" řešení. První z nich je založena na použití tzv. asynchronního přenosového režimu (ATM - Asynchronous Transmission Mode), s jehož použitím se počítá pro tzv. širokopásmové sítě ISDN (B-ISDN resp. Broadband ISDN, rozsáhlý článek věnovaný této problematice byl publikován v počítačových novinách Computerworld č. 24 ze dne 21.6.1991). Lze očekávat, že v nadcházejících letech na ATM přejdou jednotlivé národní správy spojů, zatím však skupina EEPG shledala tuto technologii ještě nedostatečně připravenou na to, aby na ní mohla být již nyní budována celoevropská páteřní síť.

Druhou "budoucí" variantou, kterou se skupina EEPG zabývala, byla technologie tzv. přenosu rámců (Frame Relay). Ta by mohla být velmi dobře využita pro realizaci multiprotokolové páteřní sítě, avšak je stále ještě ve fázi standardizace. Také pro tuto technologii skupina EEPG dospěla k závěru, že na ní ještě není možné stavět celoevropskou páteřní síť.

Závěrečná zpráva skupiny EEPG proto doporučuje svému zřizovateli přijmout za základ pro budování celoevropské páteřní sítě jednu z prvních dvou variant, tedy buď

  • páteřní síť s hostitelským protokolem X.25, nad kterým jsou teprve implementovány ostatní protokoly, nebo
  • páteřní síť s TDM a paralelním provozem jednotlivých protokolů úrovně 3 nad TDM. Pro tuto variantu skupina EEPG předkládá také nezbytný scénář postupného přechodu ze stávajících páteřní sítě X.25 IXI a de facto IP páteřních sítí včetně multiprotokolových routerů v průběhu roku 1992 na jednotnou, centrálně spravovanou multiprotokolovou páteřní síť TDM.

Dále se na konci třetí části závěrečné zprávy EEPG praví, že ať bude vybrána kterákoli z doporučených variant, je nutné se připravit i na budoucí vysokorychlostní technologie. Skupina považuje za nutné okamžitě zahájit přípravu alespoň jednoho pilotního projektu technologie ATM.

Organizační zajištění páteřní sítě

Organizace, která by měla provozovat celoevropskou páteřní síť, by podle názorů skupiny EEPG měla plnit především tyto základní úkoly:

  • definovat politicky a technicky motivované cíle;
  • vypracovávat strategie pro dosažení těchto cílů;
  • vytvářet plány na implementaci těchto strategií,
  • získávat finanční prostředky.

A jelikož ve světě počítačových sítí je snad všechno rozděleno na vrstvy, navrhla i zde skupina EEPG třívrstvový model organizační struktury pro zabezpečení provozu celoevropské páteřní sítě:

  • vrstva číslo 1 by měla za úkol přijímat strategická rozhodnutí a zajišťovat nezbytné finanční prostředky. Měli by v ní být zastoupeni představitelé jednotlivých zemí Evropského společenství i zástupci dalších evropských zemí, stejně jako představitelé význačných vědeckovýzkumných organizací, jako např. CERN a ESA.
  • vrstva číslo 2 by měla reprezentovat uživatele síťových služeb, a jejím úkolem by mělo být vytyčování technických záměrů a cílů, stejně jako posuzování konkrétních dopadů alternativních strategií, předkládaných vrstvou 1.
  • vrstva číslo 3 by byla nezávislou, nevýdělečnou organizační jednotkou, která by podrobně rozpracovávala alternativní strategie, navrhovala postupy implementace a byla zodpovědná za realizaci přijatých plánů, za poskytování služeb a vedení projektů.

Jak to všechno dopadne?

Jakým způsobem naloží organizace RARE se závěry skupiny EEPG, na to si musíme počkat až do příštího zasedání RARE, které se bude konat v květnu 1992 v rakouském Salzburgu.

A co u nás?

V rámci příprav na plnohodnotné připojení Československa do evropských vědeckovýzkumných počítačových sítí se připravuje realizace multiprotokolové páteřní sítě Praha - Brno - Bratislava (v rámci projektu FESNet - Federal Educational and Scientific Network). Plánovaná přenosová rychlost je 64 kbit/sekundu a jako základní přenosový protokol se plánuje použít X.25 nebo IP.