Pai do TCP/IP: web interplanetária é 'comissão de frente' do futuro
Hoje chefe de Internet no Google, Vint Cerf é um dos pais do protocolo TCP/IP, ao lado de Robert Khan, tecnologia que permitiu a existência da web como se conhece hoje. Mas com os avanços das missões espaciais, é preciso pensar além da Terra, e por isso há décadas Cert se dedica a projetos ligados à internet interplanetária. Cert contou à Wired que os protocolos e softwares com que trabalha atualmente, em parceria com a NASA e o JPL (sigla em inglês do laboratório de propulsão à jato da agência espacial americana) são "a comissão de frente do que poderia ser o backbone interplanetário em expansão e desenvolvimento", embora ainda estejam nos primeiros passos.
Relembrando o início do projeto, o cocriador do TCP/IP destaca que a internet interplanetária começou em 1998, quando o protocolo criado por ele e Robert Kahn completou 25 anos e os dois começaram a pensar no que seria o futuro para o quarto de século seguinte. "Depois de consultar a JLP, concluímos que precisávamos uma rede muito mais rica do que a disponível para a NASA e outras agências espaciais", afirmou à revista americana.
"Até aquele momento, e falando em termos gerais até o momento presente, todas as capacidades de comunicação para a exploração do espaço eram links de rádio ponto-a-ponto. Então começamos a pensar as possibilidades do TCP/IP em uma comunicação interplanetária. Concluímos que funcionava na Terra e funcionaria em Marte. Mas a grande questão era, 'funcionaria entre os planetas?', e a resposta acabou sendo 'não'", explica.
Há dois motivos principais para que o protocolo usado atualmente por computadores da Terra não funcionar interplanetariamente. "Primeiro, a velocidade da luz é relativamente lenta para distâncias no sistema solar. Um sinal unidirecional da Terra até Marte leva de 3 minutos e meio a 20 minutos (para chegar), e o trajeto de ida e volta obviamente é o dobro disso. E há um outro problema: a rotação do planeta. Se você está se comunicando com algo na superfície do planeta, há perda de comunicação quando o planeta gira, e você tem que esperar até a volta completa de novo. Então há interrupção e atraso variáveis, e o TCP não vai exatamente bem nessas situações. (Isso porque) O TCP/IP assume que não há memória suficiente em nenhum dos roteadores para armazenar nada. Então se um pacote (de dados) aparece e é destinado a um lugar para o qual há um caminho disponível, mas não há espaço suficiente, tipicamente o pacote é descartado", continua.
Foi esse um dos problemas endereçados pelo novo protocolo desenvolvido por Cert e seus parceiros. "Chamamos de protocolos bundle (feixe, em tradução livre), que são como pacotes de internet no sentido de que são pedaços de informações. Eles podem ser relativamente grandes e podem ser basicamente enviados como feixes de informação. O que fazemos é o chamado storing forward (armazenamento adiantado), que é como toda a troca de pacotes funciona. Só que no caso a internet interplanetária tem a capacidade de armazenar um tanto (sic), e em geral por algum tempo até que possa se livrar (do feixe) baseada na conectividade com a próxima parada (do caminho)", detalha.
Desafios
Cert menciona, na entrevista à Wired, três dificuldades principais que o projeto encara no memento. A primeira delas é o sistema de nomes de domínio usado na web tradicional, em que um endereço de IP é associado a uma URL. Mas, quando o usuário está em marte e esse domínio está no Brasil, é preciso fazer essa 'conversão', mas checando os dados que estão na Terra. "Mas isso pode levar qualquer coisa entre 40 minutos a uma quantidade indefinível de tempo - dependendo de quantos pacotes de dados se perderem (no caminho), se há um período de interrupção baseado na rotação planetária, todo esse tipo de coisa - até que você receba uma resposta. E então pode ser a resposta errada, porque no tempo em que voltou o nó pode ter se movido e agora tem um endereço de IP diferente. E só fica pior e pior. Se você estiver em Júpiter e tentar acessar um endereço, muitas horas se passam e aí fica impossível", diz Cert.
Para lidar com a questão, o processo de conversão de DNS em IP foi bipartido e passou a usar a chamada delay binding (conexão atrasada, em tradução livre). "Primeiro você verifica para qual planeta você vai, depois você roteia o tráfego para esse planeta, e só então você faz a verificação, possivelmente usando um nome de domínio", resume.
Outro problema é que o gerenciamento simples de protocolo de rede (SNMP, na sigla em inglês) não funciona bem quando se trata de uma rede com "esse escopo físico e todos os atrasos incertos". Isso porque, tipicamente, o gerenciador enviar um sinal e espera uma resposta rápida - ping-pong. "Se você não recebe (a resposta) em um minuto ou dois, você começa a concluir que há algo errado e que algo não está disponível. Mas no espaço demora mais para o sinal só chegar até o destino, que dirá enviar uma resposta de volta. Então o gerenciamento de rede se torna muito mais difícil nesse ambiente", continua.
A terceira questão levantada por Cert é a segurança. "Uma das coisas que queremos evitar é uma possível manchete que diz: 'Garoto de 15 anos hackeia rede de Marte'", brinca. "Colocamos um bocado (sic) de segurança no sistema, incluindo autenticação reforçada, verificação tripla de identificação, chaves criptográficas e coisas do gênero, para reduzir a chance de alguém abusar do acesso à rede do espaço", pontua.
Tamanho da rede
A rede, apesar de ser no espaço, onde as distâncias são enormes, não é tão grande em termos de nós, afirma Cert. "No momento, os elementos que participam da rede são dispositivos no planeta Terra, incluindo os do Deep Space Network, que é operado pelo JPL. Eles consistem em três pratos de 70 metros mais alguns pratos de 35 metros que conseguem chegar ao sistema solar com links de rádio ponto-a-ponto. Eles são parte do sistema TDRSS (sigla em inglês para a rede de satélites de comunicação americana), que é usada para muitas comunicações próximas à Terra pela NASA. A ISS também tem vários nós a bordo capazes de usar esse set específico de protocolos", detalha.
"Mas o que acreditamos que acontecerá com o tempo - supondo que esses protocolos sejam adotados pelo Comitê Consultivos de Sistemas de Dados Espaciais, que padroniza os protocolos de comunicação espaciais - é que todas as organizações espaciais dos países que lancem missões com robôs ou humanos tenha a opção de usar esse protocolo. E isso significa que toda nave espacial que for construída para esses protocolos poderá ser usada na missão primária e depois ser redirecionada para virar relay de uma rede stored forward.
Usos na Terra
Para além das possibilidades interespaciais que os novos protocolos oferecem, Cert também menciona a utilidade das tecnologias que ajuda a desenvolver para o uso na Terra. "A DARPA (agência de pesquisas da defesa americana) financiou testes com a Marinha (dos EUA) de comunicação militar com esses protocolos de alta resiliência e tolerância a interrupções. Tivemos sucessos em testes que mostraram que conseguíamos enviar três a cinco vezes mais dados em ambientes hostis de comunicação do que com o TCP/IP", cita, lembrando também da NASA.
