Técnica pode aumentar velocidade da Internet em até dez vezes

Pesquisadores da Universidade de Aalborg (Dinamarca), Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia) e do MIT (Instituto de Tecnologia do Massachusetts) desenvolveram uma técnica baseada em matemática que pode aumentar as taxas de transferência na Internet em até 10 vezes.

Para conseguir esse feito, os pesquisadores desenvolveram um novo algoritmo que faz os nós de uma rede serem mais espertos e mais adaptáveis.

O TCP/IP atual

O tráfego de Internet atualmente utiliza principalmente os protocolos TCP e IP, desenvolvidos em meados dos anos 70. Os dados são divididos em conjuntos chamados pacotes e então enviados pela rede. Esses pacotes são numerados e o TCP é o protocolo responsável por identificar se os pacotes chegaram ou não dentro da ordem correta e realizar o controle de congestionamento da rede.

O IP é o protocolo associado ao roteamento na Internet. O cabeçalho de um datagrama IP é analisado nos roteadores da rede e com base no IP de destino os roteadores encaminham os pacotes para o destino correto. Assim, os roteadores tem uma função relativamente simples, que é receber o datagrama, analisar seu cabeçaho, e enviá-lo para a interface correta.

Quando um pacote é perdido ou recebido fora de ordem, o TCP interpreta isso como um efeito do congestionamento na rede e assim diminui a sua taxa de transmissão. Isso é feito ajustando o tamanho da janela de transmissão. De acordo com a situação, o TCP diminui a janela ao seu tamanho mínimo. A partir daí, a janela (e consequentemente a taxa) é incrementada lentamente.

Em algumas situações isso funciona bem, mas muitas vezes essa redução brusca (e lenta recuperação) da taxa de transmissão é inadequada. A rede pode não estar tão congestionada quanto o protocolo “pensa”.

Pensando nisso, os pesquisadores bolaram uma solução, usando matemática de solução de sistemas de equações lineares.

A solução

O protocolo desenvolvido pelos pesquisadores usa nós da rede mais inteligentes do que os que são usados atualmente. Ao invés de simplesmente reencaminhar os dados através das interfaces, os roteadores agora poderiam, por exemplo, reempacotar e redirecionar os dados. É possível imaginar agora dados armazenados nos nós da rede, por exemplo (oposto do que ocorre atualmente).

Em resumo, o protocolo funciona da seguinte forma:

• Pedaços de dados nos pacotes que trafegam pela rede são sequências de bits. Uma sequência de bits pode muito bem ser entendida como um número inteiro, e assim são tratados os dados no protocolo. Exemplo: 01010101 é o número 55 (obviamente os dados em um pacote são muito maiores do que isso);
• Cada nó utiliza esses números em conjunto com coeficientes gerados aleatoriamente para montar um conjunto de equações lineares (uma equação linear é da forma a₁x₁ + a₂x₂ + a₃x₃ + … + a_nx_n = b_m em que a_n são os coeficientes e x_n são as variáveis);
• No cabeçalho do pacote são armazenados os coeficientes e os números são os dados carregados no pacote;
• Como cada pacote é uma equação linear, os dados são estão completos quando todas as equações lineares são reunidas e resolvidas. Como se sabe utilizando a Matemática do Ensino Médio, um sistema linear de N incógnitas pede N equações para ser resolvido. Assim, os dados são decodificados sempre que se tem todos os coeficientes de todas as equações, ou seja, todos os cabeçalhos de todos os pacotes.
• Isso adiciona segurança à comunicação, pois os pacotes podem trafegar por diferentes nós e uma pessoa tentando interceptar os dados dificilmente terá em mãos todos os pacotes (ou seja, todos os coeficientes).
• Assim, a ordem que os pacotes são enviados e recebidos é totalmente irrelevante.

Via Gizmag.