Information 4. september 2000, 1. sektion, side 6
Af Robin Engelhardt
Onsdag formiddag den 23. august 2000 gik fire af Internettets 13 vigtigste
computere ned. Det var de såkaldte root servere, der forbinder og strukturerer
hele trafikken på Internettet, som i et enkelt lille øjeblik ikke
kunne finde nogle filer, der var ved at blive opdateret. Direktøren for
Network Solutions, som er det firma, der administrerer de fleste root servere
i USA, sagde straks i en intern mail til sine ansatte, at dette var »en
meget, meget alvorlig hændelse.«
Email-brugere og websurfere over hele kloden kunne dog ikke mærke noget
som helst. Hastigheden var den samme, og kun nogle få og sjældent
besøgte internetsider var der visse problemer med at åbne i den
lille time det hele varede.
Komplekst system
Hvorfor det, kan man spørge. Hvordan kan en fejl på fire ud af
i alt 13 altafgørende lyskryds på informationsmotorvejen undgå
at skabe trafikkaos, harmonikasammenstød og total nedsmeltning af datapakker?
Og hvorfor, når det nu ikke betyder noget, kan man så ikke bare
nøjes med ni eller blot én root server, som står for hele
Internettrafikken?
Forklaringen er, at Internettet er et såkaldt komplekst system, der med
sin selvorganiserede opbygning er utrolig robust over for fejl og forstyrrelser.
Den form for tilfældige fejl, der skete denne onsdag, var altså
blot en kortvarig hikke i en robust og redundant struktur, der ligesom vandløb
eller myrer altid kan finde nye veje mod målet.
Men komplekse systemer som disse har også et problem: Lige så robuste,
som de er over for tilfældige fejl, lige så sårbare er de
over for målrettede angreb. Det viser en ny undersøgelse lavet
af Réka Albert og kolleger fra Notre Dame University i Indiana i fagbladet
Nature fra den 27. juli.
Omfavnelse af kaos
Komplekse systemer findes overalt. Landskabernes komplicerede formationer, fødekædernes
indviklede afhængigheder, neuronernes labyrintiske sammenspil og livets
sociale relationer med deres evige vekselspil og nye bindinger. Det fundament,
komplekse systemer er funderet på, består af selvorganiserende netværker,
der er i stand til at opbygge en stabil struktur ved at være åben
for ydre påvirkninger. Det virker måske som kaos, men er faktisk
en omfavnelse af kaos, et evindeligt vekselspil mellem aktion og reaktion, mellem
handling og respons.
Genetiske netværker i biologien er blevet undersøgt i mange år,
og forskerne har lært, at selv så simple væsner som bananfluer
indeholder et dybt kompliceret samspil af gener og proteiner, og det er kun
gennem dette i millioner af år udviklede komplekse system, at bananfluen
har tillært sig deres egenskaber og overlevelsesstrategier. Vi mennesker
er også opbygget af et komplekst genetisk system. Og i vores sociale omgang
med hinanden opbygger vi utallige komplekse strukturer, om de så er sociale,
økonomiske eller politiske.
Pumpende organisme
Den nyeste gren på stammen af komplekse systemer er Internettet, som er
i fuld gang med at ændre den måde, vi organiserer og omgås
hinanden på. Men Internettet er i realiteten ikke andet end et selvorganiseret
netværk af informationer, og efterhånden som Internettet bliver
den primære måde, hvorpå mennesker kommunikerer over store
afstande, bliver det vigtigt at forstå, hvordan Internettets struktur
reagerer på spontane og tilfældige fejl, og ikke mindst på
målrettede angreb.
Internettets infrastruktur kan ses som et digitalt ækvivalent til økosystemer.
Det består af et væld af individuelle komponenter, som organiserer
sig i en fødekæde af informationer. Der dannes relationer og separate
cyber-samfund, som kan være ganske utilgængelige og uforståelige
for fremmede. Emailkommunikation og www har ingen strukturel begrænsning
for, hvad der kommunikeres for eller med, og alverdens subkulturer har fundet
et ideelt tilholdssted i Internettets uendelig mange katakomber af obskure nyhedsgrupper,
emails, diskussionsfora, spilleservere og websider.
Men som rygrad for Internettet ligger der et kompliceret netværk af netudbydere
(eller ISP ere, Internet Service Providers), routere, satellitter og kabler,
som danner de store og små blodårer, der skal transportere budskabet
frem til modtageren. Hver time bliver der koblet atter og atter tusinder af
T1 kobberkabler eller optiske fibre på dette pumpende legeme, og der findes
intet centralt organ, som organiserer eller styrer det kaotiske filament af
tilslutninger.
Scanning med skitter
For at få en indsigt i Internettrafikken har CAIDA, som står for
Cooperative Association for Internet Data Analysis, udviklet nye værktøjer
til at samle informationer og analysere dem med henblik på at danne sig
et billede af strukturen, styrken og svaghederne i systemet. Deres scanningsredskab
er en såkaldt skitter, som udsender datapakker fra en bestemt kilde til
omkring 29.000 destinationer. Ved at analysere de informationer, skitteren opsamler
i sin snørklede vej gennem Internettet, kan man få noget at vide
om infrastrukturen, gennemstrømningsveje, konnektiviteten, hastighed
og sandsynligheden for at tabe information.
Et andet vigtigt mål for skitter er at skabe et billede af, hvordan Internettet
faktisk ser ud visuelt. Ved at undersøge alle de mulige veje, datapakkerne
kan benytte igennem protokoladresserne i cyberspace, kan den danne både
en topologisk og geografisk repræsentation af Internettets sammenkobling.
På billedet illustrationen kan man se det globale net af koblinger mellem
netudbyderne som en todimensional projektion af et - i virkeligheden multidimensionalt
virtuelt rum. Men set fra den computer, hvor skitter blev udsendt fra, bliver
resultatet dette fraktallignende mønster, hvor hver farve svarer til
et bestemt land. En email ville altså tage nogle af de veje, der her er
indtegnet, og billedet bliver dermed et slags foto af Internettet på et
bestemt tidspunkt.
Robustheden
Det, forskerne fra Indiana nu har fundet ud af, er, at Internettet er et såkaldt
kritisk netværk , som ikke er bundet af nogen størrelsesskalaer.
Det betyder, at langt de fleste netudbydere kun er forbundet til én eller
to andre netudbydere, mens der kun er ganske få, som er forbundet til
utrolig mange. Fordelingskurven af antallet af forbindelser følger en
såkaldt power law, hvilket er det karakteristiske kendetegn for kritiske
systemer med en hierarkisk opbygning. En konsekvens af det er, at en tilfældig
fejl et eller andet sted i systemet, højst sandsynligt vil gå de
vigtigste knudepunkter ram forbi, og derfor vil datatransporten hen over Nettet
ikke blive påvirket af fejlen.
Det vil sige, at selv hvis et eller flere vigtige knudepunkter faldt ud, sådan
som det skete den onsdag, ville det ikke bevirke de store ændringer for
Internettets generelle hastighed.
Men sagen ser anderledes ud, når der rettes målrettede anfald mod
de knudepunkter, der har de fleste forbindelser. Nettets naturlige robusthed,
bliver pludselig til dets akilleshæl ved fjendtlige angreb. I undersøgelsen
adskiller forskerne ordene Internet og World Wide Web til at betyde to forskellige
ting. »Internettet« er det fysiske kommunikationsnetværk,
som er linket sammen af routere og som sender data, såsom emails. »Www«
er derimod defineret som netværket af dokumenter, som er forbundet ved
hjælp af hyperlinks. Albert og hans kolleger viser, at fejltolerancen
ved målrettede angreb er lige stor ved begge former for netværker
og i overensstemmelse med teorien om de kritiske systemer.
Sårbare knudepunkter
Men hvad kan man så lære af alt det? Den gode nyhed er, at man ikke
behøver at være særlig bange for server-udfald og tilfældige
problemer. Det vil stort set ikke påvirke de efterhånden livsvigtige
forbindelseslinjer i informationssamfundet.
Den dårlige nyhed er, at terrorister med adgang til de vigtigste dataknudepunkter
kan forvolde store skader. Hvis blot én procent af de mest forbundne
routere eller websider blev lagt døde, ville Internettet køre
halvt så hurtigt. Og hvis blot fire procent af de vigtigste forbindelser
blev angrebet, ville Internettet miste sin integritet fuldt og aldeles, og i
stedet blive en fragmenteret samling af små uforbundne domæner.
Der er selvfølgelig en masse forhold, denne undersøgelse ikke
har taget med i betragtning. For eksempel er robustheden også afhængig
af båndbredden, knudepunkternes egne mekanismer for fejlkontrol og ikke
mindst Internettets mange forskellige kommunikationsprotokoller. Men på
trods af det giver undersøgelsen af Internettets robusthed et fingerpeg
om, hvordan andre netværker, som f.eks. genetiske og neuronale netværker
kan reguleres og beskyttes. Evolutionen har jo frembragt netværker, som
er optimeret til at tåle tilfældige brist. Men den naturlige evolution
er ikke gearet til også at modgå menneskelig ondskab, og derfor
kan det være vigtigt at udvikle endnu mere robuste kunstige netværker,
sådan som Internettet er et eksempel på.