Új generációs Internet kutatási program 2007-2010

magyar

Az Internet, mint az információs társadalom alapvető infrastruktúrája, az elkövetkező években még meghatározóbb szerepet játszik. Ahhoz, hogy e feladatát minél jobban betölthesse, szükséges a mai technológiák felülvizsgálata, és új, az Internet globális funkcióit figyelembe vevő technológiák kifejlesztése. Ezt felismerve a világon napjainkban kezdődnek az új generációs Internet kialakítására vonatkozó kutatások. E nemzetközi trendhez kapcsolódóan szükséges egy nemzeti kutatási program elindítása, mely a hazai sajátosságokat figyelembe véve elősegíti a kutatás-fejlesztést ezen társadalmi és gazdasági szempontból egyaránt kiemelkedően fontos területen.

Tartalomjegyzék:

  1. Vezetői összefoglaló
  2. Nemzetközi áttekintés
  3. A hazai program indításának indokoltsága
  4. A hazai program szakmai koncepciója
  5. A program szervezése
  6. Társadalmi és gazdasági hasznosság
  7. Részletes kutatási tervek
    1. Új hálózati architektúrák, protokollok  
    2. Nagy hálózatok elmélete
    3. Intelligens hálózatok
    4. Hálózati mérések
    5. Mobil Internet, ad-hoc hálózatok
    6. Informatikai biztonság
    7. Heterogén hálózati architektúrák összekapcsolása
    8. Kritikus információs infrastruktúrák védelme
    9. Társadalomtudományi kutatások
    10. Testbed: Virtualizált kísérleti hálózati infrastruktúra létrehozása és biztosítása az új generációs Internet kutatása számára
    11. Új szolgáltatások és alkalmazások fejlesztése: elosztott adattároló rendszerek

Vezetői összefoglaló

Az Internet, mint az információs társadalom alapvető infrastruktúrája, az elkövetkező években még meghatározóbb szerepet játszik: a beszéd, a műsorszórás és az adatszolgáltatás globális platformja lesz, és ezáltal a gazdaság és társadalom kritikus infrastruktúrájává válik. Éppen ezért a jövőbeli Internetet úgy kell megtervezni, hogy minden szempontból megbízható rendszerré váljon úgy, hogy közben működőképes maradjon. Ezt felismerve a Nemzeti Információs Infrastruktúra Program Programtanácsa 2007. novemberi ülésén a Hungarnet ügyvezető elnök előterjesztésében jóváhagyta azt a kezdeményezést, hogy kerüljön kidolgozásra az Új generációs Internet kutatási program. Felkérte az előterjesztőket, hogy az NIIF Program keretében kerüljön kidolgozásra egy részletes programjavaslat.
Ez a javaslat elkészült, és az NIIF Programtanácsa 2008. március 26-án jóváhagyta az előterjesztést. A mostani anyag első része tartalmazza az elfogadott előterjesztést, a melléklet pedig bemutatja az egyes kutatási témák részletesebb tervét.
Európa a hetedik keretprogramban elkötelezte magát az információs és kommunikációs technológiák (IKT) kutatásának támogatására, mely célra 9.1 milliárd Eurót biztosít. Ezen a kereten belül a jövő Internetjének kutatása fokozott és fókuszált támogatást kell hogy kapjon: Európa számára stratégiai jelentőségű, hogy elkötelezett legyen a jövő Internetjének, koncepciójának, fejlesztésének és innovatív alkalmazásának kérdésében, mivel ez a IKT szektor hosszú távú növekedésének záloga.A jövő Internete, ha a jövő társadalmát hatékonyan kívánja támogatni, radikálisan új koncepciót és technológiát kíván. A hálózati infrastruktúrát, a jövő hálózatát alapjaiban kell újragondolni, azzal a szemlélettel, hogy a jövő Internetje megfeleljen Európa gazdasági és társadalmi ambíciójának. Ezt felismerve az Európai Unió idén márciusban Bledben egy konferenciát rendezett az Internet jövőjéről, melyen az EU deklarálta, hogy az Internet jövője kutatásában meghatározó szerepet kíván játszani, és a 2009-2010-es FP7-es kutatási keretprogram költségvetésében ezt nyomatékosítani is kívánja, ezzel jelentősen megnövelve az eddigi kutatásokat (már jelenleg is több mint 70 e témakörbe tartozó EU-s kutatási projekt létezik, amely több mint 500 millió Euró költségvetéssel bír -EU-s és saját forrást feltételezve).Magyarország a kutatóhálózatok területén - amely mindig az élenjáró technológiát és alkalmazásokat képviselte, és azokat eredményesen át is adta az Internet szolgáltatói és alkalmazói köreinek - az európai élvonalhoz tartozik. Ezt a pozíciót csak úgy tarthatjuk meg, ha koncentráltan elindulunk az Új generációs Internet kutatási program megvalósításával.
A kidolgozott javaslat koncepciójában illeszkedik a nemzetközi kutatási irányokhoz, de csak azokat a területeket kívánja a programba bevonni, amelyben megfelelő hazai kutatói kapacitás és eredmények vannak. Az előterjesztés röviden bemutatja a nemzetközi programokat, és megindokolja, miért kell egy országos programot indítani. Bemutatja a hazai program koncepcióját, a javasolt kutatás-fejlesztési irányokat; továbbá a javasolt témák részletes leírását (a témavezető személyével és intézményével együtt).
A program a résztvevő intézmények alkotta konzorcium keretében működne (az NIIF programmal szoros együttműködésben). A szakmai irányítását a témavezetőkből álló tanács látná el. A program indításához fontos lenne, hogy megfelelő pénzügyi forrás álljon rendelkezésre. A hosszabb távú finanszírozás már építhetne EU-s és hazai pályázati forrásokra, de az induláshoz, a program felépítéséhez egy egyszeri forrásra lenne szükség. Számolunk azzal is, hogy ipari partnereket vonunk be a programba - ez is a finanszírozási lehetőségeket bővítené.

Nemzetközi áttekintés

A nemzetközi porondon az Egyesült Államokban és az Európai Unióban is elindult az új generációs Internet kutatási program kidolgozása. Két program indult el: a GENI (USA) és a FIRE (EU), mindkettő hosszú távú program mintegy 7-10 éves kifutással.

Az Egyesült Államok GENI programja

A GENI koncepciója: építsd meg a jövő hálózatát megfelelő tudományos megalapozottsággal úgy, hogy az a jelenlegi korlátokat feloldja, és felgyorsítsa az innovációt, lehetővé téve forradalmian új ötletek és technológiák fogadását, amelyek a XXI. századi Internet alapját képezik, és amelyek a gazdasági növekedés motorjai lehetnek. Egy megosztott hálózati környezetet kell létrehozni, amely támogatja a kísérletezést új hálózati architektúrák kialakítása céljából.

A megosztott hálózati környezet lehetőségei:

  • párhuzamos kísérletek nagyszámú kísérleti hálózaton és elosztott szolgáltatással
  • a kísérleti hálózatok összekapcsolása és az Internettel való kapcsolódás vizsgálata
  • valódi felhasználók a kísérleti szolgáltatások tesztelésére.
  • megfigyelések, mérések a kísérletek eredményeinek értékelésére.

A kutatások területei:

  • elméleti megalapozás
  • biztonság és robosztus működés
  • személyiségi jogok
  • irányíthatóság és használhatóság
  • krízis alatti kommunikáció
  • alkalmazások tervezésének támogatása
  • gazdasági életképesség
  • nagy tárolókapacitások kérdésköre
  • társadalmi aspektusok

Alkalmazások:

  • kritikus infrastruktúra
  • adatgrid
  • e-Science
  • szenzorhálózatok
  • beágyazott rendszerek
  • digitális életvitel

A GENI programban az Egyesült Államok legjobb egyetemei, kutató központjai vesznek részt. A programot az NSF irányítja, és eddig mintegy 350 millió USD támogatást ítéltek meg.
Az USA kormányának célja, hogy visszaszerezzék vezető szerepüket az Internet-kutatás területén. A fent említett, NSF finanszírozta GENI programon kívül többek között az Elnöki Tanácsadó Testülethez tartozó Tudomány- és Technológiapolitikai Hivatal (OSTP) megbízásából létrejött Interagency Task Force on Advanced Networking (ITFAN) feladata a jövő hálózatának elemzése stratégiai szempontokból. Az ITFAN a következő stratégiai célokat állította fel:

  • Bárhol, bármikor hozzáférhető hálózat: a hálózati szolgáltatás helytől, időtől, illetve a rendelkezésre álló infrastruktúra fajtájától függetlenül elérhető legyen.
  • Biztonságos globális hálózatok: melyek a különböző hálózati infrastruktúrák és különböző képességű hálózatok összekapcsolásával biztonságos, minőségi szolgáltatást képesek nyújtani a felhasználók számára
  • Komplex és heterogén hálózatok: A jövő hálózatai a mai internetnél lényegesen bonyolultabbak lesznek. A számtalan különböző típusú és dinamikusan változó hálózat összekapcsolásával keletkező komplex rendszerek viselkedésének megértése elengedhetetlenül fontos a hatékony hálózatmenedzsment megvalósításához.
  • Új generációs hálózati rendszerek és technológiák kidolgozásának elősegítése

EU-FIRE kezdeményezés

Az EU hetedik keretprogramján belül (2007-2013) tavaly indult a „Future Internet Research and Experimentation" (FIRE) kezdeményezés. Két dimenziója van: kutatás és kísérleti kutatás.

Kutatás:

  • hosszú távú multidiszciplináris kutatás a jövő Internet paradigmákról
  • új ötletek, amelyeknek nem kell számolniuk a visszafelé nyúló kompatibilitási problémákkal
  • a kutatások vegyék figyelembe egyidejűleg a technológiai, a gazdasági és a társadalmi aspektusokat 

Kísérleti kutatás:

  • nagyméretű kísérleti kutatás a jövő Internetje új koncepcióiról és paradigmáiról, illetve az ahhoz kapcsolódó szolgáltatási architektúrákról
  • az eddig meglévő tesztkörnyezetek és kutatási infrastruktúrák kiterjesztése és a kísérletek számára történő rendelkezésre bocsátása
  • európai megközelítés és identitás kialakítása 

Az első pályázati kiírás tavaly júniusban jelent meg, amelynek keretében 40 millió Euro értékben biztosítottak támogatást. Ennek keretében finanszírozzák a GENI-hez hasonló PlanetLab alapokon nyugvó Future Internet infrastruktúrát, melyet a OneLab2 integrált projekt konzorciuma épít 2008. szeptemberétől kezdve. A konzorcium hazai tagja az ELTE e-Science Regionális Egyetemi Tudásközpont Vattay Gábor által vezetett kutatócsoportja, amely a OneLab2 mérési és monitorozási infrastruktúrát hozza létre.

A hazai program indításának indokoltsága

Az új generációs Internet kutatása nemzetközileg kiemelt terület lesz az elkövetkező években, és ezért ahhoz, hogy abba sikeresen bekapcsolódhassunk, koordinált és koncentrált kutatási tevékenység szükséges.

Meghatározó az Internet jövőbeli kutatása szempontjából a Nemzeti Információs Infrastruktúra programban folytatott tevékenység. A hazai kutatói hálózat, az NIIF Program keretében és az NIIF Intézet végrehajtásában hosszú évek óta az európai élvonalba tartozó, az EU15 országok színvonalának megfelelő nagy sebességű, akár gigabites infrastruktúrát biztosít a hazai felsőoktatási, kutatási és közgyűjteményi kör számára. A hazai kutatói hálózati infrastruktúra folyamatos fejlesztése elengedhetetlen ahhoz, hogy továbbra is megtartható legyen a jelenlegi élvonalbeli szerep, és így a hazai kutatás-fejlesztés versenyképessége, illetve az Internet-irányú kutatásokban való nemzetközi részvétel. A kutatói hálózati fejlesztések világszerte rendkívül gyors ütemben folynak, új kutatások és fejlesztések hiányában a leszakadás elkerülhetetlen. A korszerű hazai kutató hálózat megtartásához az új generációs Internet kutatásokban való eredményes részvétel alapvetően fontos.

Nyilván a hazai új generációs Internet kutatási program létrehozásának akkor van létalapja, ha megfelelő kutatási háttér és eredmények állnak rendelkezésre. Úgy gondoljuk ezen a területen a régióban jó pozíciókkal rendelkezünk. A Magyarországon ma folyó kutatás-fejlesztési tevékenység igen sokrétű: egyrészt az ipari résztvevők, illetve szolgáltatók egy-egy új termék kifejlesztéséhez, technológia bevezetéséhez erősen alkalmazott kutatás-fejlesztést végeznek, másrészt a kutatóintézetekben, egyetemeken jelentős alapkutatási tevékenység is folyik. A kutatási eredmények gyakran beépülnek a nagy távközlési cégek termékeibe, melyek közül több is rendelkezik magyarországi kutató-fejlesztő központtal, elsősorban a mobil kommunikáció területén.

Tudomásunk szerint Magyarországon a legjelentősebb internetes kutatások a BME-n, az ELTE-n, a SZTAKI-ban, az NIIF-ben és az SZTE-n folynak, vállalati szinten pedig az Ericssonban és a Nokiában, Meg kell azonban jegyezni, hogy a hazai kutatások sok esetben inkább követő jellegűek. Fontos kivételt jelent a Collegium Budapest és az ELTE együttműködésében kidolgozott, az EVERGROW EU Integrált Projektben megépített European Traffic Measurement InfrastruCture (ETOMIC) rendszer, ami alapján mintázták az USA GENI programjának aktív mérési infrastruktúráját .

Magyarországon az egyes intézményekben átlagosan csak néhány ember foglalkozik egy-egy témával, így e kutatási terület nem éri el a kritikus tömeget. Ezért fontos, hogy megfelelő koordinációval, a kutatáshoz szükséges források felkutatásával és a nemzetközi együttműködések szervezésével elérjük, hogy Magyarország felkerüljön az Internet-kutatás nemzetközi térképére.

A hazai program szakmai koncepciója

Az Új generációs Internet kutatási program célja, hogy összefogja és koordinálja a Magyarországon e témával foglalkozó kutatásokat, megteremtve a terület műveléséhez szükséges kritikus tömeget. Ez lehetővé teszi, hogy a nemzetközi kutatásban elért eredmények hamar megjelenjenek a hazai kutatásban és gazdasági életben, továbbá, hogy a téma egy-egy jól meghatározott szegmensében - nemzetközi szinten is - jelentősen hozzájáruljunk a fejlődéshez. 
A kutatás elősegítésére létrehozunk egy, a nagy nemzetközi testbed-hálózatokhoz (Frederica, OneLab2 (EU FP7), Geni (USA)) csatlakozó testbedet, amely virtuális hálózatok segítségével lehetővé teszi a kidolgozott hálózati koncepciók, modellek és módszerek vizsgálatát valós környezetben, nagyméretű hálózatokon. A testbedhez tartozik egy kialakítandó mérőrendszer, amely lehetővé teszi a tesztelt eljárások teljesítményének illetve egyéb jellemzőinek pontos monitorozását, illetve nagy mennyiségű adattal szolgál általános elemzés céljára.
A tervezett kutatás koncepciója így láthatóan nem különbözik alapvetően a nemzetközileg elfogadott irányoktól, ugyanakkor a korlátozott erőforrások miatt azokra a területekre koncentrál, ahol eddig jelentős kutatási eredmény mutatható fel. A kutatásban három alapvető irány határozható meg: az elméleti-megalapozó kutatások, az alkalmazott kutatások, illetve kísérleti fejlesztések. A fentiek alapján a programban a kiemelt kutatási területek a következők: 

 

 

Az alábbiakban röviden kifejtjük az egyes kutatási területek fontosabb témáit, a részletesebb kutatási terv jelen programterv mellékleteiben található:

Új hálózati architektúrák, protokollok (Trinh Anh Tuan, ETIK)

Az Internet egész eddigi fejlődését, illetve továbbfejlesztésének lehetőségeit behatárolja az a tény, hogy a hálózat alapjainak tervezésekor az alkotók nem számítottak - és nem is számíthattak - arra, hogy az Internet egy teljesen új, globális infrastruktúrává válik, így más működési feltételek lebegtek a szemük előtt, mint ami ma jellemző. Az Internet fejlődése során többnyire sikerült megoldást találni az újabb és újabb problémákra, azonban úgy tűnik, hogy ezen javítások lassanként elérik korlátjaikat, így például komoly, nehezen megoldható kihívást jelent a mobil felhasználók illetve a biztonsági igények kezelése. Mindezek alapján fontos feladat teljesen új hálózati paradigmák kialakítása, melyek során a rendszertervezésnél megszokott tudományos alapossággal kerülhet kialakításra az új hálózat koncepciója, mely során a kitűzött célokat a rendelkezésre álló, illetve kidolgozandó új eszközök megfelelő kombinálásával, az egymásnak ellentmondó célok közötti egyensúlyozással kell megoldani. Míg a rövidtávon alkalmazandó kutatási eredményeknél elvárás, hogy kompatibilisek legyenek a mai hálózati architektúrákkal és protokollokkal, a hosszú távú, alapkutatási feladatoknál ez egyáltalán nem követelmény. Ugyanakkor az új architektúráknak tükrözni kell a bárhonnan bármikor elérhető biztonságos hálózat szemléletét.

Nagy hálózatok elmélete (Lovász László, Eötvös Loránd Tudományegyetem)

A különböző hálózati szolgáltatások, hálózatok konvergenciája miatt a jövőben az Internet lesz a kommunikációs hálózat, melyen az emberek közötti beszéd-, adat- és multimédiás forgalom nagy része bonyolódik majd. Mindez egy nagy léptékű bonyolult rendszert eredményez, melynek vizsgálatához, tervezéséhez egyelőre nem állnak rendelkezésre megfelelő módszerek. A kutatás célja olyan új, komplex hálózatelmélet kidolgozása, mely megteremti a kereteket az ilyen hálózatok leírásához, analíziséhez és tervezéséhez, melynek segítségével a nagy léptékű hálózatok biztonságosan, tervezhetően irányíthatók, ellenőrizhetők, akár automatikus módszerekkel is. 

Intelligens hálózatok (György András, MTA Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet)

Az internet működése során a hálózati környezet térben és időben jelentősen változik: a hálózat különböző pontjain a felhasználók viselkedése, a forgalmi helyzet vagy a biztonsági problémák jelentősen különböznek, és a hálózat jellege időben is folyamatosan változik az egyes felhasználók számára. Ez utóbbi különösen hangsúlyosan előfordul mobil, illetve ad-hoc hálózatokban, ahol a felhasználók mozgásuk során a hálózat különböző minőségű pontjaiba jutnak. Mindezek alapján szükség van adaptív módszerek alkalmazására, hogy a rendelkezésre álló infrastruktúrát minél jobban kihasználhassuk. A kutatás során mind az eddigi, végpontokban elhelyezett intelligens, adaptív megoldások, mind a hálózat belsejében létrehozandó intelligens megoldások figyelmet kapnak. Kiemelt prioritásnak számít a további kutatási feladatokban felmerülő adaptív, automatikus megoldást igénylő problémák megoldásának támogatása a mesterséges intelligencia, a gépi tanulási illetve az adatbányászat módszereinek segítségével, többek között a hálózatüzemeltetés és -menedzsment illetve -biztonság területén.

Hálózati mérések (Vattay Gábor, Eötvös Loránd Tudományegyetem)

A hálózat egészében keletkező információk felhasználásával a hatékonyság jelentősen növelhető (mind az adatok azonnali, on-line felhasználásával, mind off-line elemzésével, lehetővé téve a hálózat alapos teljesítményvizsgálatát), illetve új szolgáltatások jöhetnek létre. Éppen ezért a jövő Internetjének fejlesztése során fontos a mérőrendszerek tervezett telepítése. A mérések tervezése során figyelembe kell venni, hogy nagyon nagy mennyiségű adatot kell tárolni/feldolgozni nagy sebességgel, figyelembe véve a vonatkozó adatvédelmi előírásokat is. A feladat során keletkezett mérési eredmények lényegében az összes további feladatnál felhasználhatók.

Mobil Internet, ad-hoc hálózatok (Pap László, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem)

A felhasználók mobilitása, a térben és időben tetszőlegesen elérhető hálózatok kérdése a jövő internetjének egyik alapvető kérdése. A kutatás során a mobil internethozzáférés minden aspektusát vizsgálni kívánjuk, a mobil rádiós csatornától az ad-hoc hálózatok kialakításán át a biztonsági kérdésekig. A mobil hozzáférési hálózatok kutatása különösen érdekes lehet a nagy mobil-cégek magyarországi jelenléte miatt is.

Informatikai biztonság (Vajda István, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem)

A biztonságos Internet megteremtése a kutatási program egyik fő prioritása. Az internet már ma is az információs társadalom egyik alapvető. kritikus infrastruktúrája, így működőképességének fenntartása, illetve a rajta keresztül történő biztonságos kommunikáció biztosítása alapvetően fontos, különös tekintettel arra, hogy a növekvő hazai internethasználat miatt a támadások száma és a cyber-bűnözés is várhatóan jelentősen növekedni fog a következő években. A ma használatos megoldások fejlesztésén kívül jelentős hangsúlyt kapnak az új hálózati paradigmákon alapuló biztonságos megoldások.

Heterogén hálózati architektúrák összekapcsolása (Gordos Géza, Ipari Kommunikációs Technológiai Intézet, Bay Zoltán Közalapítvány)

Az Internet számtalan, egymástól függetlenül működő hálózat összessége. Bár a hálózatok összekapcsolása jelenleg megoldott a BGP (Border Gateway Protocol) és a Layer 3 peering segítségével, ám ez az összeköttetés nem támogatja a legtöbb magas szintű szolgáltatást illetve minőségi garanciákat. A kutatás során azt vizsgáljuk, hogy hogyan biztosítható egy magas szintű transzparens összeköttetés a különböző típusú (vezetékes, vezeték nélküli, ad-hoc, stb.) hálózatok között. Egy ígéretes megközelítés e problémák kezelésére a beágyazott hálózatok (ambient network) koncepció, amely egy szabványos, hálózatok feletti logikai vezérlőréteg bevezetésével próbálja megoldani a problémát.

Kritikus infrastruktúrák védelme (Munk Sándor, Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem)

Amikor információs társadalomról és annak biztonságos működtetéséről beszélünk, akkor nemzetbiztonsági szempontból mindenképpen ki kell emelnünk az ún. kritikus információs infrastruktúrákat, melyek működése az információs társadalom szempontjából alapvető fontosságú. Amennyiben ezek valamilyen beavatkozás következtében működésképtelenné válnak, annak beláthatatlan következményei lehetnek az ország gazdasági és védelmi biztonságára. Ezek ismerete és pontos behatárolása tehát létfontosságú, mivel egy információs támadásnak - információs rendszerein keresztül - potenciális célpontjai lehetnek. A kritikus információs infrastruktúrák működőképességének fenntartása alapvető fontosságú mind a vállalatok, intézmények, szervezetek szempontjából, mind pedig nemzetbiztonsági szempontból. A kutatás célja az Internetet, mint kritikus infrastruktúrát (tágabban pedig az összes információs infrastruktúrát) célzó potenciális támadási forgatókönyvek azonosítása, továbbá a támadásokat detektáló és elhárító (legalább részben automatikus) módszerek kidolgozása.

Társadalomtudományi kutatások (Csepeli György, Eötvös Loránd Tudományegyetem)

Az Internet elterjedése már napjainkban is jelentős hatással van a társadalom fejlődésére a gazdaság fejlődésétől az emberi kapcsolatok változásáig. A kutatás során ezt - a jövőben várhatóan még jelentősebb - hatást vizsgáljuk. Kiemelt prioritásnak számít a hálózat közösségi életre vonatkozó hatása, ezen belül elsősorban az e-demokrácia, az internetes gazdasági közösségek (piacterek, közösségi bankolás, cserehálózatok), az internet és szociálpolitika kapcsolata, az internetalapú egészségügy, az internet hatása a személyközi kapcsolatokra, illetve az interneten zajló játék és hálózati identitás kérdése. A fentiek mellet a kutatás során hangsúlyosan foglalkozunk a Wikipedia-típusú tudásanyag hatásainak vizsgálatával, a lokális tartalomfejlesztés kérdéseivel, illetve a hálózat és deviancia problémakörével.

Testbed: Virtualizált kisérleti hálózati infrastruktúra létrehozása és biztosítása az új generációs Internet kutatása számára (Mohácsi János, NIIF)

A kutatás egyik alapvető pillére egy teszthálózat kialakítása, ahol virtuális alhálózatok segítségével valós körülmények között végezhetők mérések, tesztelhetők illetve vizsgálhatók az egyéb feladatok során kidolgozott módszerek, eljárások. A teszthálózat csatlakozik az európai FEDERICA FP7-es projekt keretében létrejövő közös teszthálózathoz, illetve az amerikai GENI hálózathoz, lehetőséget biztosítva nagy léptékű párhuzamos kísérletek végrehajtására is. A hálózat alapja az ún. hibrid IP-optikai hálózat, amely a duál IPv6/IPv4 unicast/multicast működés mellett, a dedikált pont-pont optikai összeköttetések lehetőségét is kínálja, ezzel biztosítva a jelenleg elérhető legmodernebb technológiát a kutatások számára. A FEDERICA testbed segítségével lehetőség nyílik nemzetközi méretű és hálózati szempontból is változatosabb környezetben a tesztelésre. A kutatás célja a virtualizált teszt környezet létrehozása és működtetése, a felhasználói igények új koncepció mentén történő kiszolgálása, továbbá a kapcsolódó újszerű technikai módszerek (pl. GMPLS, optical path provisioning) és működtetési módok (user controlled network) vizsgálata.

Új szolgáltatások és alkalmazások fejlesztése: elosztott adattároló rendszerek (Stefán Péter, NIIF)

A szolgáltatásvirtualizáció jelentése: a szolgáltatást nyújtó fizikai infrastruktúrát elválasztjuk annak logikai megjelenésétől. Ennek legkorszerűbb megoldása valamilyen köztesréteg-rendszer (szoftver) használata, amely segítségével összegyűjthetjük az erőforrásokat, azokat absztraháljuk, menedzselhetővé tesszük, annak érdekében, hogy a szolgáltatás minél jobban megfeleljen a felhasználói igényeknek, és minél hibatűrőbb legyen. A virtualizáció terén különös figyelmet szeretnénk fordítani a storage-virtualizációra, melynek lényege, hogy az elemi adattárolók által használt protokollokat valamint a felhasználók által használt protokollokat elválasztjuk egymástól.

Ez utóbbi terület kiemelésének oka, hogy az óriási kapacitású tárolóeszközök megjelenésének köszönhetően egyre nagyobb jelentősége lesz a megbízható, elosztott adattárolási megoldásoknak. A fejlesztés célja az, hogy olyan réteges felépítésű, földrajzilag elosztott adattárolási megoldást biztosítsunk, amely lehetővé teszi nagyméretű és/vagy nagyszámú adatállomány strukturált módon történő tárolását, biztonságos hálózati tartalékolását, valamint biztonságos felhasználói elérését. A kutatás-fejlesztési munka kiterjed az adattároló rendszerek elemzésére illetve teljesítményvizsgálatára is, különös tekintettel a nagy távolságú optikai adathálózatokon történő adatátvitel vizsgálatára.

A program szervezése

A program működési mechanizmusának kialakítása folyamatban van.

Társadalmi és gazdasági hasznosság

A nemzetközi trendek azt mutatják, hogy az Internet fejlődése az elkövetkezendő évek során újabb fordulóponthoz érkezik. A gazdaság és a társadalom kritikus infrastruktúrájaként minden eddiginél nagyobb kihívásokkal kell szembenéznie. Mivel az Internet megalkotásakor ez a globális szerep még csak fel sem merült a tervezőkben, az Internet jelenlegi felépítése és működése sok szempontból nehezíti ezen igények kielégítését, így szükség van az Internet új generációjának tervszerű, szisztematikus megoldására. Ezt hivatottak megoldani a világszerte most kezdődő „Jövő Internetje" kutatások.

A kutatások elősegítik az Internet további elterjedését és világméretű használatát. A megjelenő új technológiák széleskörű lehetőséget biztosítanak az Internet-alapú innovációknak, melyek lényegében határok nélkül terjednek, ezáltal a sikeres megoldások az egész világ társadalmát befolyásolják, üzletileg pedig a hagyományos szolgáltatásoknál lényegesen nagyobb piacot célozhatnak meg. Így az Internet fejlődése hatékonyan ösztönzi a befektetést és a versenyt, jelentősen növelve a felhasználói választás lehetőségét.

A szélessávú hálózatok konvergenciája már ma is olcsóbb integrált szolgáltatásokat eredményez - mindez az Internet nyújtotta rugalmassággal ötvözve várhatóan új alkalmazások széles körének megjelenését és elterjedését eredményezi. A vezeték nélküli technológiák további integrálásával és fejlesztésével az Internet és a hozzá kapcsolódó szolgáltatások folyamatosan, helytől és időtől függetlenül, olcsón és jó minőségben elérhetővé válnak, így biztosítva - többek között - a közhasznú információk és tartalmak, beleértve a kulturális és tudományos adatok elérhetőségét. A technológiai újítások többek között elősegítik a - mára kritikus erőforrássá váló - frekvencia hatékonyabb kihasználását, vagy az igen időszerű Ipv4-Ipv6 átállást. Mindezek együttesen elősegítik a társadalmi és üzleti folyamatok költséghatékony és gazdaságos megoldását.
A fentiek eléréséhez elengedhetetlen - többek között - a programban vázolt műszaki problémák megoldása. Az egységes Új generációs Internet kutatási program az egyes részterületek közötti kapcsolatok megteremtésével hatékonyabbá teheti a kutatás-fejlesztési munkát, és elősegíti az egyetemek, kutatóintézetek, felhasználók és az üzleti partnerek együttműködését kollaboratív innovációs hálózatokban. A feladatok lényegében teljes spektrumát lefedő kutatói bázis, és az ahhoz csatlakozó, a kísérleti kutatásokat támogató testbed segítségével Magyarország a régió vezető kutatási központjává válhat a témában. Ugyan nagy bizonyossággal kijelenthető, hogy a jövő Internetjének legfontosabb kérdései nem hazánkban fognak eldőlni, a világ élvonalába tartozó, a nemzetközi tudományos életben aktívan megjelenő kutatóhálózat elengedhetetlenül fontos az új technológiák minél korábbi bevezetéséhez, azok társadalmi elfogadtatásához és gazdasági hasznosításához.Budapest, 2008.03.11.

 

Előterjesztők:

Nagy Miklós 
 Dr.Bakonyi Péter
NIIF Intézet igazgató 
 HUNGARNET Egyesület ügyvezető elnök

 

Az anyag összeállításában közreműködött:
Dr. György András
MTA SZTAKI

 

Részletes kutatási tervek

1. Új hálózati architektúrák, protokollok

Témavezető (javaslattevő): Trinh Anh Tuan, ETIK/BME, tudományos munkatárs

Feladat leírása:

Az Internet egész eddigi fejlődését, illetve továbbfejlesztésének lehetőségeit behatárolja az a tény, hogy a hálózat alapjainak tervezésekor az alkotók nem számítottak - és nem is számíthattak - arra, hogy az Internet egy teljesen új, globális infrastruktúrává válik, így más működési feltételek lebegtek a szemük előtt, mint ami ma jellemző. Az Internet fejlődése során többnyire sikerült megoldást találni az újabb és újabb problémákra, azonban úgy tűnik, hogy ezen javítások lassanként elérik korlátjaikat, így például komoly, nehezen megoldható kihívást jelent a mobil felhasználók illetve a biztonsági igények kezelése. Továbbá, az Internet fejlesztése jelenleg speciális rövid távú problémák megoldásával történik és nemigen vannak olyan elképzelések, hogy a jövő hálózatának milyennek is kellene lennie. A rövid távú fejlesztésekben megbúvó zsákutcák lehetősége miatt az utóbbi években egyre hangsúlyosabb a lehetséges jövőbeli technológiák és architektúrák vizsgálata. Mindezek alapján fontos feladat teljesen új hálózati paradigmák kialakítása, amelyek hatékony, rugalmas és biztonságos kommunikációt biztosítanak.Új hálózati paradigmák két különböző szinten képzelhetők el: a hálózati architektúrában, illetve a hálózati protokollokban. A jelenlegi gyakorlat szerint a rétegelt architektúrában elkülönült hálózati funkciók rugalmatlannak bizonyultak és nem tudják kihasználni a hálózatban rejlő lehetoőégeket. A rétegek közötti információ megosztás illetve áramlás korlátozott, így az ezekben működő protokollok nem tudnak optimális teljesítményt nyújtani.
Az új hálózati architektúrák-protokollok főbb területei:

  • új hálózati architektúra, amely a bárhonnan bármikor elérhető hálózat szemléletét támogatja (cross-layer tervezés vizsgálata, evolúciós architektúrák alkalmazási lehetőségeinek vizsgálata)
  • új hálózati architektúrában rejlő kérdés vizsgálata: fontos kérdés, hogy egy ilyen architektúrában hogyan történik az információáramlás, hogy valósul meg a hálózat menedzsmentje illetve, hogy milyen új szolgálatatásokat képes nyújtani egy ilyen architektúra
  • új csomagtovábbítási/-átviteli/-megosztási paradigmák (hálózati kódolás (network coding), fountain kódok alkalmazása)
  • új transzport protokollok: mivel mobil és/vagy nagy sebességű hálózatokban a jelenlegi transzport protokoll (TCP) nem tudja kihasználni a hálózatban rejlő lehetőségeket, fontos egy új transzport protokoll kidolgozásra, amely hatékonyan tud működni a jövőbeni hálózatokban.

Előzmények:

Nemzetközi helyzet:

A világban több helyen is foglalkoznak az új hálózati architektúrák-protokollok kérdéseivel. A kutatócsoportok számos javaslatot tettek a témával kapcsolatban, viszont ezek a javaslatok meglehetősen kezdeti fázisban vannak. Továbbá, még nem alakult ki konszenzus abban, hogy melyik lesz a jövő Internet architektúrája-protokollja.
Eddigi kutatási eredmények:Az elmúlt években több új hálózati architektúra és hálózati protokoll került kidolgozásra, melyek továbbfejlesztése közvetlenül segíti a fent leírt célok megvalósulását. Evolúciós paradigmák alkalmazása hálózatok terén, amelyek segítségével könnyebbé teszi az új alkalmazások kialakítását. Replikációs architektúrák (hálózati kódolás, fountain alapú kódolás alkalmazása) a hálózatban rendelkező kapacitások kihasználásához. Nagysebességű TCP protokollok, amelyek hatékonyan tudják használni a rendelkező hálózati kapacitást.
Néhány releváns publikáció:

  • Tuan Anh Trinh, Traffic Management in IP-based Communications, AUERBACH, to appear October, 2008.
  • T. A. Trinh, S. Molnár, A Game-Theoretic Analysis of TCP Vegas, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, Chapter: pp. 338-347, Volume 3266 / 2004.
  • T. A. Trinh, S. Molnár, A Comprehensive Performance Analysis of Random Early Detection Algorithm, Telecommunication Systems, 25 (1-2): 9-31, January - February, 2004.
  • T. A. Trinh, T. Élteto, On the Stability of TCP (revised version), Hungarian Journal on Communications, 2000/11, vol. LV, pp. 19-23, 2000.

Várható eredmények (hosszú távon):

  • Új hálózati architektúrák kidolgozása, megvalósíthatóság vizsgálata. Hálózati menedzsment és információ áramlás kérdések vizsgálata.
  • Új transzport protokollok kidolgozása, amelyek hatékony és biztonságos adattovábbítást biztosítanak, különös tekintettel a mobil és nagy sebességű hálózatokra.

Kutatási feladatok 2008-2009:

  • Evolúciós paradigmák alkalmazási lehetőségeinek vizsgálata új hálózati architektúrák kidolgozásához.
  • Mobil illetve nagy sebességű hálózatban is hatékonyan működő új transzport protokoll tervezése (proof of concept).

Potenciális nemzetközi partnerek:
Phuoc Tran-Gia (Wuerzburg University, Germany), Steven Low (CALTECH - Californian Institute of Technology, USA ), Sally Floyd (ICSI - International Computer Science Institute, USA)

2. Nagy hálózatok elmélete

Témavezető (javaslattevő): Lovász László, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Matematikai Intézet, Számítógéptudományi tanszék, egyetemi tanár, intézetigazgató, az MTA rendes tagja

Feladat leírása:

Az elmúlt évtized kutatásai során egyre világosabbá válik, hogy a világ legérdekesebb struktúrái és jelenségei közül igen sok hálózattal írható le, vagyis alapvető szerkezete olyan, hogy jól elkülöníthető elemekből, és ezek közül bizonyos párok közötti összeköttetésből, kölcsönhatásból áll. Az ilyen hálózatok közül legismertebb, és sok szempontból a legtöbbet vizsgált az internet. Sőt, az internet maga sok különböző hálózattal van kapcsolatban: a fizikai internet, mint óriási elektromos hálózat mellett fontos a hiperlinkek hálózata (web, vagy logikai internet), internetalapú szociális hálózatok, adatbázisok stb. A szociális hálózatok, melyeknek kölcsönhatása az internettel nyilvánvaló, igen sok tudományos és társadalmi vizsgálatnak alapvető objektumai a szociológia, történelemtudomány, járványtan, közgazdaságtan területén. Megemlíthető itt a biológia (az ökológiai hálózatoktól az emberi agyig), fizika, műszaki tudományok stb.

Ezek az igen nagy hálózatok (melyek több milliárd elemből is állhatnak) matematikai szempontból izgalmas kihívást jelentenek. A gráfelmélet (a hálózatok matematikai elmélete) a matematika egyik leggyorsabban fejlődő területe volt az utóbbi évtizedekben; az internet megjelenésével azonban egészen újszerű, már a megfogalmazásuk szempontjából is a konvencionálistól eltérő problémákba ütközött. A hagyományos gráfelméleti feladatokban pontosan ismerjük a gráf teljes egészét, és ennek alapján keresünk paraméterei között összefüggéseket vagy hatékony algoritmusokat ezek kiszámítására. A nagyon nagy hálózatok (speciálisan, az internet) azonban soha nem ismertek teljesen, sőt sok esetben nincsenek is igazán jól definiálva. Adatokat véletlen lokális mintavétellel vagy különböző globális folyamatok viselkedésének megfigyelésével szerezhetünk róluk.
Előzmények:

Az utóbbi évek matematikai kutatásai jelentősen előrejutottak a hálózatkutatás elméleti alapjainak lerakásában; ebben magyar kutatók korábbi és újabb eredményei is igen fontos szerepet játszottak. Ugyanakkor sok még a megoldatlan probléma, és az elméleti eredmények alkalmazása, az általános keretek konkrét tartalommal való megtöltése különböző hálózatok esetén éppen csak elkezdődött. Vegyük sorra a matematikai kutatások néhány eredményét és az azokhoz kapcsolódó megoldásra váró problémákat.

  • Mivel a nagy hálózatok pontos leírása nem ismert, és túl nagyok ahhoz, hogy különböző algoritmusokat, protokollokat közvetlenül tesztelni lehessen rajtuk, fontos feladat az adott hálózathoz hasonló, csak kisebb, jobban kezelhető hálózatok generálása. Ez általában lokális szabályoknak megfelelő véletlen lépésekből áll. A legegyszerűbb véletlen gráf modellt Erdős és Rényi dolgozták ki az 1960-as években, de a témakör akkor kapott új lendületet, amikor 2002-ben Barabási és Albert olyan természetes szabályok szerint növekvő véletlen hálózatmodellt alkotott, mely az internet sok fontos és szokatlan tulajdonságát reprodukálni tudta. Azóta a növekedő hálózatoknak igen sok változata került bevezetésre.
  • Más értelmű kompakt közelítő leírását adja egy nagyon nagy hálózatnak az ú.n. Szemerédi-partíció, melyet Szemerédi az 1970-es években vezetett be, és amely az utóbbi években került a kutatások középpontjába. Matematikailag legabsztraktabb, de sok esetben igen hasznos leírást ad a nagy hálózatnak egy kétváltozós mérhető (sok esetben folytonos, sőt egyszerű formulával leírható) függvénnyel való közelítése.
  • Nagyon nagy hálózatok tulajdonságait lokális mintavétellel tanulmányozhatjuk, aminek az elmélete Goldreich, Goldwasser és Ron munkája nyomán alakult ki az utóbbi évtizedben. Ez az elmélet a számítástudomány és statisztika határterületén mozog, és mindkét kapcsolódási irányban jelentő kutatóbázisa van Magyarországon. A fent vázolt matematikai eredmények alapján ma már jellemezni lehet azokat a tulajdonságokat és paramétereket, melyek lokális tesztekkel megismerhetők. Maga a mintavétel technikája sem könnyű kérdés, itt a véges Markov-láncok elmélete játszik fontos szerepet, és szervesen kapcsolódik az internetes keresők témájához.
  • Igen eltérő viselkedést mutatnak a sűrű hálózatok (ahol egy csúcs a többinek egy pozitív százalékával áll kapcsolatban), és a ritka hálózatok (ahol egy csúcs kapcsolatainak száma korlátos). Gyakorlati szempontból a ritka hálózatok a fontosabbak, de jelenleg a sűrű hálózatokra vonatkozóan vannak teljesebb eredmények.

Néhány releváns publikáció: 

  • R. Albert and A.-L. Barabási (2002): Statistical mechanics of complex networks, Reviews of Modern Physics 74, 47-97.
  • N. Alon, E. Fisher, M. Krivelevich and M. Szegedy (2000): Effcient testing of large graphs, Combinatorica 20, 451-476.
  • I. Benjamini, G. Kozma, L. Lovász, D. Romik, G. Tardos (2006): Waiting for a bat to fly by (in polynomial time), Combinatorics, Probability and Computing 15, 673-683.
  • I. Benjamini, L. Lovász (2002): Global Information from Local Observation, Proc. 43rd Ann.Symp. on Found. of Comp. Sci., 701-710.
  • I. Benjamini and O. Schramm (2001): Recurrence of Distributional Limits of Finite Planar Graphs, Electronic J. Probab. 6, paper no. 23, 1-13.
  • C. Borgs, J.T. Chayes, L. Lovász, V.T. Sós, B. Szegedy and K. Vesztergombi (2006): Graph limits and parameter testing, Proc. 38th Annual ACM Symp. on Th. of Com., 261-270.
  • C. Borgs, J. Chayes, L. Lovász, V.T. Sós, K. Vesztergombi (2006): Counting graph homomorphisms, in: Topics in Discrete Mathematics (ed. M. Klazar, J. Kratochvil, M. Loebl, J. Matousek, R. Thomas, P. Valtr), Springer, 315-371.
  • C. Borgs, J.T. Chayes, L. Lovász, V.T. Sós, and K. Vesztergombi (2008a): Convergent Graph Sequences I: Subgraph frequencies, metric properties, and testing, http://arxiv.org/abs/math/0702004
  • C. Borgs, J.T. Chayes, L. Lovász, V.T. Sós, and K. Vesztergombi (2008b): Convergent Graph Sequences II: Multiway Cuts and Statistical Physics,http://www.cs.elte.hu/~lovasz/ConvRight.pdf
  • O. Goldreich, S. Goldwasser and D. Ron (1998): Property testing and its connection to learning and approximation, J. ACM 45, 653-750.
  • G. Elek (2008): A Regularity Lemma for Bounded Degree Graphs and Its Applications: Parameter Testing and Infinite Volume Limits (preprint) http://arxiv.org/abs/0711.2800
  • G. Elek, B. Szegedy (2008): Limits of Hypergraphs, Removal and Regularity Lemmas. A Non-standard Approach (preprint) http://arxiv.org/abs/0705.2179
  • L. Lovász (1996): Random walks on graphs: a survey, in: Combinatorics, Paul Erdos is Eighty, Vol. 2 (ed. D. Miklós, V. T. Sós, T. Szonyi), János Bolyai Mathematical Society, Budapest, 353-398.
  • L. Lovász, B. Szegedy (2006): Limits of dense graph sequences, J. Comb. Theory B 96, 933-957.
  • L. Lovász, B. Szegedy (2007): Szemerédi's Lemma for the analyst, Geom. Func. Anal. 17,252-270.
  • L. Lovász, B. Szegedy (2008): Testing properties of graphs and functions,http://arxiv.org/abs/0803.1248

Várható eredmények (hosszú távon):

A fenti matematikai eredményeknek és következtetéseknek az alapján a nagy hálózatok (elsősorban az internettel összefüggő hálózatok) kutatásának fontos következő feladatai a matematika területén: 

  • a sűrű hálózatokra vonatkozó módszerek kiterjesztése ritka hálózatokra és alkalmazása az internetre;
  • az internet és más nagy hálózatok szerkezetének összehasonlítása;
  • a lokális mintavételnél bonyolultabb, de hatékonyabb megfigyelési módszerek kidolgozása és ezeknek az elméletbe való beillesztése;
  • a matematikai eszköztár kiterjesztése, például a folytonos közelítés kiszámítása és felhasználása.

3. Intelligens hálózatok

Témavezető (javaslattevő): György András, MTA SZTAKI, tudományos főmunkatárs

Feladat leírása:

Az internet működése során a hálózati környezet térben és időben jelentősen változik: a hálózat különböző pontjain a felhasználók viselkedése, a forgalmi helyzet vagy a biztonsági problémák jelentősen különböznek, és a hálózat jellege időben is folyamatosan változik az egyes felhasználók számára. Ez utóbbi különösen hangsúlyosan előfordul mobil, illetve ad-hoc hálózatokban, ahol a felhasználók mozgásuk során a hálózat különböző minőségű pontjaiba jutnak. Mindezek alapján szükség van adaptív módszerek alkalmazására, hogy a rendelkezésre álló infrastruktúrát minél jobban kihasználhassuk.
Az adaptivitás két különböző szinten képzelhető el: a végpontokban, illetve a hálózat belsejében. A jelenlegi gyakorlat szerint az intelligencia általában a végpontokban helyezkedik, és a hálózat csupán egy „buta" átviteli közeg szerepét nyújtja. Mindez azt jelenti, hogy az adaptivitás csupán lokális szinten érhető el, figyelmen kívül hagyva a hálózatban elosztottan fellelhető információt. A hálózat belső csomópontjainak intelligenciáját növelve hatékonyabb, megbízhatóbb, biztonságosabb szolgáltatás nyújtható. 
Az intelligencia fő alkalmazási területei:

  • lokális adaptivitás: az egyes hálózati csomópontok a kommunikációjukban alkalmazkodnak a lokális viszonyokhoz (adaptív csatorna és forráskódolás, protokollválasztás, az elérhető többféle hálózati kapcsolatból a legjobb kiválasztása)
  • elosztott intelligencia a hálózat viselkedésének globális optimalizálására - mivel a jelenleg létező összes megoldás csupán kis hálózatokra működik, kiemelten fontos szerep a skálázható megoldások szerepe (adaptív útvonalválasztás, adaptív adattovábbítás, amely figyelembe veszi a különböző prioritásokat)
  • biztonságos hálózat: a hálózati forgalom változásából időben észrevenni a biztonsági támadásokat, és minimális szolgáltatás-megszakítással kivédeni azok hatását (pl. féreg-típusú támadások, DDoS)
  • szolgáltatások: automatikus adaptáció a felhasználói igényekhez és a hálózati környezethez
  • menedzsment: a jelenlegi „kézi" hálózatmenedzselési technikák cseréje automatikus, intelligens megoldásokra (automatikus átkonfigurálás, hibadetektálás és -javítás)

Előzmények:

Nemzetközi helyzet:

A világban mindenhol foglalkoznak az intelligens hálózatok kérdéseivel. A jelenlegi alkalmazásokban az adaptivitás viszonylag egyszerű formái találhatók meg, ugyanakkor jelentős kutatások folynak a fent említett témákban. Fontos lenne azonban a gépi tanulás és adatbányászat legújabb technikáinak bekapcsolása a hálózati kutatásokba, amire eddig nem túl sok példa adódott.


Eddigi kutatási eredmények:Az elmúlt években több adaptív útvonalválasztási és forráskódolási módszer került kidolgozásra, melyek továbbfejlesztése közvetlenül segíti a fent leírt célok megvalósulását. Időben változó karakterisztikájú folyamatok predikciója, mely közvetlenül alkalmazható adaptív algoritmusok kidolgozására. Anomáliadetektálás valós adatokon - az itt alkalmazott módszerek hasznosíthatók a proaktív hálózat-menedzsment és biztonság területén, időben azonosítva a nem megfelelő viselkedési mintázatokat.
Néhány releváns publikáció:

  • A. György, T. Linder, and G. Lugosi, "Tracking the Best Quantizer," IEEE Transactions on Information Theory, to appear, April 2008.
  • A. György, T. Linder, G. Lugosi, and Gy. Ottucsák, "The On-Line Shortest Path Problem Under Partial Monitoring," Journal of Machine Learning Research, vol. 8, pp. 2369-2403, 2007.
  • A. György and Gy. Ottucsák , "Adaptive Routing Using Expert Advice," The Computer Journal, vol. 49, pp. 180-189, March 2006.
  • A. György, T. Linder, and G. Lugosi, "Efficient Adaptive Algorithms and Minimax Bounds for Zero-Delay Lossy Source Coding," IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 52, pp. 2337-2347, August 2004.

Várható eredmények (hosszú távon):

  • intelligens hálózati módszerek kidolgozása, teljesítménykorlátok meghatározása, skálázási problémák azonosítása és részbeni megoldása
  • automatikus, proaktív hálózatmenedzsment- és biztonságtechnológiai módszerek kidolgozása

Kutatási feladatok 2008-2009:

  • lokálisan adaptív módszerek (forrás- és csatornakódolás)
  • biztonsági fenyegetések gyors, automatikus azonosítása a hálózati forgalom analízisébol (proof of concept)  

Potenciális nemzetközi partnerek:

Linder Tamás (Queen's University, Kanada), Lugosi Gábor (Pompeu Fabra University, Spanyolország), Ertem Tuncel (University of California at Riverside, USA), Erol Gelenbe (Imperial College, Nagy Brittannia), Tsachy Weissman (Stanford, USA)

4. Hálózati mérések

Témavezető (javaslattevő): Vattay Gábor, ELTE Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék, tanszékvezető, egyetemi tanár

Feladat leírása:
A hálózat egészében keletkező információk felhasználásával a hatékonyság jelentősen növelhető (mind az adatok azonnali, on-line felhasználásával, mind off-line elemzésével, lehetővé téve a hálózat alapos teljesítményvizsgálatát), illetve új szolgáltatások jöhetnek létre. Éppen ezért a jövő Internetének fejlesztése során fontos a mérőrendszerek tervezett telepítése. A mérések tervezése során figyelembe kell venni, hogy nagyon nagy mennyiségű adatot kell tárolni/feldolgozni nagy sebességgel, figyelembe véve a vonatkozó adatvédelmi előírásokat is. Ezeknek a követelményeknek a figyelembe vételével épül két jelentős infrastruktúra is az ELTE Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék kutatóinak részvételével az Európai Unió 7. keretprogramjában. A MOMENT projekt célja a hálózati mérések mérési és kiértékelési adatainak harmonizációja, míg a OneLab2 projektben több mérési infrastruktúra, így az európai Planetlab hosztok és az ELTE kutatócsoportjának részvételével kiépített ETOMIC Hálózati Mérési Infrastruktúra integrációja valósul meg. Ez utóbbi integráció az Egyesült Államok GENI projektjének európai megfelelője. A feladat során keletkezett mérési eredmények lényegében az összes további feladatnál felhasználhatók.

A mérési infrastruktúráknak - a nagy mennyiségű forgalmi adat gyűjtésén túl - támogatniuk kell új, az eddigieknél pontosabb módszereket a hálózati forgalom jellemzőinek meghatározására, a begyűjtött adatokon alapuló becslésére. Az elmúlt években a hálózati forgalom jellemzőinek vizsgálatára számos újszerű módszer született, hiszen a hálózati forgalom paramétereinek vizsgálata kiemelt kérdés számos, az Internet kutatásával foglakozó területen. A hálózati forgalom jellemzőinek ismerete fontos akár a kommunikációs rendszerek elméleti modelljeinek tanulmányozása, akár a gyakorlati feladatok megoldása, mint a minőségbiztosítás, vagy az optimális routing kialakítása, illetve akár transzportprotokollok fejlesztése során is. Fontos szempont, hogy a vizsgálati módszer saját maga minél kisebb forgalomnövekedést okozzon, minél kevesebb befolyást gyakoroljon a hálózatra, a fluktuációk időskáláját követni tudja, ugyanakkor pontos értéket adjon: mindezen kívánalmak természetesen ellentétes követelményeket jelentenek. A hálózati paraméterek között kiemelkedő jelentőségűek az adott hálózati útvonal időben változó paraméterei, mint például a rendelkezésre álló sávszélesség, a csomagvesztési valószínűség vagy a várakozási sorok telítettsége, hiszen ezek határozzák meg egy adott útvonal pillanatnyi szabad kapacitását, amit egy átvitel során maximálisan ki szeretnénk használni.

A hálózati mérések két nagy csoportra bomlanak, melyek közül az egyik, az ún. passzív adatgyűjtés során adott hálózati eszközökben megfigyelt idősorokat elemzünk, míg a másik nagy csoportban, az ún. aktív mérési módszerekben egy adott útvonal jellemzőit próbáljuk meghatározni az általunk indított mesterséges próbaforgalom analizálásával. A Planetlab, OneLab illetve az általunk kiépített ETOMIC mérési infrastruktúra is az aktív mérések végrehajtására helyezi a hangsúlyt, hiszen ez az a terület, ahol a felhasználókat leginkább érintő folyamatok vizsgálhatóak. Ezen mérések során az Internetes kommunikáció során is használt csomagokat indítunk, majd ezek késleltetését, illetve az indított csomagok távolságának változását tekintjük mérési adatnak. Az indított csomagok közötti távolság a hálózaton való áthaladásuk közben megváltozik a hálózat pillanatnyi állapotnak megfelelően, hiszen az indított csomagok a hálózatban jelen lévő egyéb forgalmakkal illetve egymással is kölcsönhatnak, egymást különböző mértékben akadályozzák. Így a csomagok között a címzettnél tapasztalt időkülönbség összefügg az adott útvonal során tapasztalt hálózati jelenségekkel, a mérési adatok a két végpont közötti hálózati útvonal pillanatnyi állapotára jellemzőek. Az aktív mérési módszerek kiterjesztésére adnak lehetőséget azok a speciálisan tervezett csomagmintázatok, amiknek nemcsak a méretük, és követési idejük, hanem a lejárati idejük (time-to-live) is megfelelő módon változtatva van. Ilyen tulajdonságú csomagpárok, -kvartettek már nemcsak a hálózati útvonal elsődleges szűkületei, hanem másodlagos torlódások vagy még finomabb részletek meghatározására is alkalmazhatóak. Bár ezen módszerek vizsgálata még kísérleti stádiumban van, szélesebb körben való elterjedésükre számítani lehet. 

Előzmények:

Nemzetközi helyzet:

Mind a hálózati mérések, mind a mérési adatok modellezése hosszú évek óta a nemzetközi hálózati kutatás fókuszában van, hiszen az elmúlt évtizedben az Internet rendkívüli fejlődésével párhuzamosan gyorsan növekedett a hálózati mérések iránti igény. Ennek megfelelően, mind az Egyesült Államokban (GENI), mind az Európai Unióban (FIRE) kiemelt témaként kezelik a hálózati méréseket. Az általunk felvázolt témák illeszkednek ezekhez a kezdeményezésekhez, amit korábbi (EVERGROW) és aktuális nemzetközi kutatási projektjeink (MOMENT, OneLab2) is bizonyítnak.

Eddigi kutatási eredmények:

Az elmúlt években az Európai Unió 6. keretprogramjában létrehoztuk az ETOMIC Hálózati Mérési Infrastruktúrát (www.etomic.org), ami jelenleg 18 Európa-szerte telepített precíziós mérőpontot tartalmaz. Az ETOMIC mérési infrastruktúra szolgál az Egyesült Államok GENI programjának referenciájaként, mint egy már megvalósult precíziós, szinkronizált hálózati mérési infrastruktúra. Ennek alapja, hogy az ETOMIC mérőpontok DAG kártyáinak köszönhetően nagy pontosságú (~60 nanosec) időbélyegzéssel képesek aktív hálózati mérések végrehajtására, illetve, hogy a mérőpontok mindegyike GPS vevővel van ellátva, amik biztosítják a teljes rendszer időszinkronizálását, azaz ezzel lehetővé vált akár egyirányú késleltetések mérése is. Az infrastruktúra központi vezérlőrendszerrel van ellátva, ami felhasználóbarát-módon szabad hozzáférést biztosít a tudományos közösség számára. A rendszerben periodikus hálózati mérések, valamint egyedi kísérletek is folytathatók. A 2005. óta gyűjtött periodikus mérések adatai lehetőséget adnak az európai internetforgalom rövid és hosszú távú trendjeinek vizsgálatára is.

Az ETOMIC mérési infrastruktúrához kapcsolódóan kifejlesztettünk egy hálózati tomográfia módszert, amiben több szinkronizált mérési végpont együttesen képes a köztük lévő hálózat elágazási pontjaiban meghatározni a sorbanállási késleltetés eloszlását. A módszer így lehetővé teszi, hogy olyan hálózati eszközök várakozási sorainak eloszlásait vizsgáljuk, amikhez egyébként nincsen hozzáférésünk. A módszer használatával rendszeres adatgyűjtést és kiértékelést folytatunk az európai hálózati forgalom vizsgálatára. Ennek során a hálózati forgalom fontos tulajdonságainak térbeli és időbeli eloszlását vizsgálhatjuk. Vizsgálataink rámutattak a várakozási sorok log-normális eloszlására, aminek magyarázatával még adósak napjaink forgalmi modelljei.
Adott hálózati útvonal vizsgálatának egyik legelterjedtebb módszerei a csomagpár- és csomagvonat-módszerek, amelyek segítségével a mérési útvonal több paraméterét lehet meghatározni. Az útvonal fizikai és rendelkezésre álló sávszélességének ismerete rendkívül fontos napjaink audio és video streaming alkalmazásainak éppúgy, mint az új alapokon nyugvó transzportprotokolloknak. Ennek modellezésére kidolgoztunk egy sorbanállási elméleteken alapuló modellt, ami helyesen veszi figyelembe a háttérforgalom korábbi modellek által elhanyagolt granuláris tulajdonságát, így téve lehetővé a rendelkezésre álló sávszélesség becsléséhez szükséges paraméterek pontos meghatározását. Módszerünk lehetővé teszi nemcsak a fizikai sávszélesség és a rendelkezésre álló sávszélesség pontos meghatározását, hanem a háttérforgalom csomagméret-eloszlásának effektív értékét is.

Néhány releváns publikáció:

  • A. Veres, Zs. Kenesi, S. Molnár, and G. Vattay, "On the Propagation of Long-Range Dependence in the Internet,"  SIGCOMM (2000), also appeared in Computer Communication Review 30, No 4, 243-254 (2000)
  • Csabai: 1/f Noise in Computer Network Traffic , Journal of Physics A, A27, L417-421, (1994)
  • P. Hága, K. Diriczi, G. Vattay, I. Csabai: Granular model of packet pair separation in Poissonian traffic Computer Networks, Volume 51, Issue 3 , 21 February 2007, Pages 683-698 (2007)
  • P. Hága, K. Diriczi, G. Vattay, I. Csabai: Understanding packet pair separation beyond the fluid model: The key role of traffic granularity IEEE INFOCOM 2006 Conference, Vol.III, Sec.50., 23-29 April 2006, Barcelona, Spain (2006)
  • I. Csabai, P. Hága, P. Mátray, G. Simon, J. Stéger, G. Vattay: Results of Large-Scale Queueing Delay Tomography Performed in the ETOMIC Infrastructure 9th IEEE Global Internet Symposium 2006, 28-29 April 2006, Barcelona, Spain (2006)
  • D. Morato, E. Magana, M. Izal, J. Aracil, F. Naranjo, F. Astiz, U. Alonso, I. Csabai, P. Haga, G. Simon, J. Steger, G. Vattay: ETOMIC: A testbed for universal active and passive measurements IEEE TRIDENTCOM 2005, Best Testbed Award, p283-289, Trento, Italy (2005)

Várható eredmények:

  • hálózati topológia nagyskálás szerkezetének ill. annak térbeli és időbeli változásainak monitorozása;
  • új forgalombecslési módszerek létrehozása;
  • a hálózati forgalom jellemzőinek térbeli és időbeli eloszlásának vizsgálata, modellezése;
  • új, összetett adatfeldolgozáson (akár több mérési infrastruktúra adatain) alapuló tomográfiás módszerek eszköztárának létrehozása.

Kutatási feladatok 2008-2009:

  • nagyskálás, periodikus adatgyűjtés kiterjesztése, a mérési adatok elérhetővé tétele a tudományos közösség számára;
  • a mérési adatok szemantikus adatbázisban való tárolásának vizsgálata;
  • sávszélesség-tomográfia lehetőségeinek vizsgálata és módszereinek kidolgozása;

Potenciális hazai és nemzetközi partnerek:

Hazai partnerek a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) és az MTA SZTAKI kutatói. Nemzetközi partnerek: Pierre és Marie Curie Egyetem, (Párizs, Franciaország) Salzburg Research, (Salzburg, Ausztria), Navarra Egyetem és Madridi Egyetem (Pamplona és Madrid, Spanyolország) és a Tev-Aviv Egyetem és Héber Egyetem (Tel-Aviv és  Jerusalem, Izrael),  Fraunhofer FOKUS (Berlin, Németország), Swedish Institute for Computer Science (SICS, Stockholm, Svédország).

5. Mobil Internet, ad-hoc hálózatok

Témavezető (javaslattevő): Dr. Pap László, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Híradástechnikai Tanszék, egyetemi tanár, az MTA rendes tagja

Feladat leírása:

Öt évre kutatási tervet írni nehéz a mobil Internet témakörében. Nemcsak azért, mert a mobil eszközök, berendezések és szabványok meglepő ütemben fejlődnek, hanem azért is, mert az Internet fejlődése is befolyásolja annak mobil kiterjesztését. Ebben az összefoglalóban igyekeztünk a jelenlegi trendek alapján olyan kutatási témákat becsülni, amelyek öt év távlatában is értelmes kutatási feladatot jelentenek.

Az Internet ma még jellemzően a fix, állandó pozícióval jellemezhető számítógépek hálózatát jelenti. Hosszú távon azonban a mobil, mozgásban lévő eszközök alkotják majd az Internet jelentősebb részét. Az Internet alkotói is álló gépek hálózatában gondolkodtak, amikor lefektették az Internet mögött lévő IPv4 protokoll alapjait. A mobilitás támogatására már számos IETF szabvány rendelkezésre áll (többek között az IPv6 protokoll is a mobilitás támogatás figyelembevételével készült) azonban ezek alkalmazása még várat magára. A felhasználói igények között elsőrendű a nem észlelhető hálózatváltások megvalósítása. A végfelhasználói készülékek és a hálózati eszközök többsége már támogatja az említett megoldásokat, így a felhasználói igények is kielégíthetők lennének. Mégis, az Internet szolgáltatók és infrastruktúra üzemeltetők még nem léptek a megoldások bevezetése érdekében. Egy ellentmondás látható tehát a meglévő megoldások/igények és azok alkalmazása között. Mivel ma még nincs általánosan elfogadott (és alkalmazott) technológia, kérdéses, hogy mi lesz a jövő alapmegoldása.
Kutatási témajavaslatainkat is a fentiek figyelembevételével állítottuk össze. Szinte bizonyos, hogy több megoldás párhuzamosan is egymás mellett fog élni (pl. SIP és MobileIPv6/NEMO), így ezek optimalizálása (gyorsabbá, megbízhatóbbá tétele) biztosan nyújt kutatási lehetőségeket.
A mobilitás kezeléssel kapcsolatos optimalizálási feladatok kiterjednek minden olyan megoldásra, amely az Internethez kapcsolt mozgó felhasználók kapcsolatmenedzsmentjét jobbá és hatékonyabbá teszik. A mobil IPv6-ban (MIPv6) már létező gyors hálózatváltást támogató Fast MIPv6 mellett és a hierarchikus maghálózati gondolkodást sugalló Hierarchikus MIPv6 és Celluláris MIPv6 mellett vélhetőleg további megoldások is várhatóak. A hálózatok mobilitását támogató NEMO megoldás is számos optimalizációs kérdést vet fel. Többek között az optimalizált NEMO (ONEMO) foglalkozik kisebb overheadet igénylő útválasztási megoldásokkal, amely a hagyományos NEMO megoldást hatékonyabbá teszi. Az említett témákban meglévő tudományos múltunk és nemzetközi kapcsolatrendszerünk révén részt kívánunk venni az új megoldások kidolgozásában és tesztelésében.
A mozgásban lévő eszközök és hálózatok egy természetes velejárója a több kapcsolat együttes jelenléte, avagy szakzsargont használva a multihoming. A több kapcsolattal rendelkező eszközök megoszthatják hozzáférésüket a hozzáférhető linkeken keresztül, amellyel nemcsak redundáns védelmet érhetnek el, hanem terhelést is megoszthatják a linkeken. A terhelés megosztásának több oka is lehet. Egyrészt nagyobb adatmennyiség átvitelét teheti lehetővé. Másrészt gazdaságossági szempontok (vagy más, előzetesen definiált szabályrendszer) alapján az olcsóbb (kedvezőbb) hozzáférés használatát támogathatja. Az említett eljárásokhoz több megoldás is létezik már, különböző hierarchia szinteken. Az újabb eljárások kidolgozásában és tesztelésében is aktív szerepet kívánunk vállalni.
További érdekes kérdés a heterogén hálózatok közötti átjárás biztosítása, amelyre egyre inkább jelentkezik igény. A hozzáférési technikák száma folyamatosan nő, a mozgatható mobil eszközök pedig nagyrészt támogatják a különböző technológiákat. A felhasználó szeretne úgy váltani a hozzáférések között, hogy az számára ne legyen észlelhető. Még várat magára egy olyan keretrendszer, amely a heterogén hálózatok közötti váltás igazán fájdalommentes módon történő menedzsmentjét valósítaná meg.
A mobilitás támogatáshoz szükséges extra funkciók új protokollok és/vagy eszközök megjelenését teszik kötelezővé. Az új protokollok és/vagy eszközök egy újabb kockázatot jelentenek biztonság-technikai szempontból. Ezért igyekszünk az új elemeket meglévő biztonsági módszerekkel megvédeni az illetéktelenektől. A biztonságtechnika azonban költségekkel jár, ami processzoridőben és fizikai időben mérhető. Tanszékünkön már több hónapja folyik egy kutatás, ami a biztonsági megoldásokat jellemzi az említett költségek szempontjából. A jövőben több ilyen megoldás is várható, de lényeges lesz tudni, hogy milyen plusz költségeket reprezentálnak: ezzel szeretnénk foglalkozni.
Végül egy igazán hosszú távú téma: az új generációs mobil Internet és ad-hoc hálózatok címke alapú útválasztása (Routing on flat labels), ami manapság kezd szárnyaira kapni. A dolog lényege, hogy szemben a ma általánosan elfogadott és használt statikus azonosítók (pl. IP cím, e-mail cím, FQDN, stb.) helyett dinamikus, rövid élettartamú címkékkel azonosítunk minden Internetes eszközt és alkalmazást. Bizonyos szempontból egy már ma is létező dologról van szó, hiszen az Internetes keresőoldalak (mint pl. a Google) képesek címke jellegű információ alapján weboldalakat és egyéb webes tartalmakat beazonosítani. Vélhetően ugyanez létezni fog majd e-mailekre (pl. „Pap László BME" alapján lesz címezhető a levél), és minden más Internetes tartalomra is. A címke alapú azonosítás sok kérdést felvet. A mi szempontunkból az útválasztás kérdései érdekesek, és ezzel kívánunk foglalkozni. A címke alapú útválasztás a felcímkézett állomások egymás közötti kommunikációját támogató útválasztó protokollok kidolgozását jelenti.
Előzmények:
Nemzetközi helyzet:

A felsorolt témák mind nemzetközi szinten is művelt területek. A kutatási témákat úgy definiáltuk, hogy azok kurrens, a külföldi kutatásokba illeszkedő feladatok legyenek. Ehhez alapot az nyújt, hogy több kapcsolódó EU-s projektben is részt vállaltunk (pl. IST-ANEMONE) és olyan emberekkel dolgozhatunk együtt, akik igazán sokat tettek a Mobil Internet fejlődéséért (lásd a nemzetközi partnereinket).

Eddigi kutatási eredmények:

A tanszék munkatársaival részt vettünk a HIP (Host Identity Protocol - Állomás Azonosító Protokoll) alapú hálózati mobilitás támogatás algoritmus kifejlesztésében, illetve a HIP alapú mikromobilitás protokoll kifejlesztésében. Mindkét témában több publikáció is született. Ezen túl a transzport protokollok mobilitás támogatásával foglalkoztunk, itt szintén több publikációnk jelent meg.

Néhány releváns publikáció:

  • Nováczki Sz., Bokor L., Jeney G., Imre S., "Design and Evaluation of a Novel HIP-Based Network Mobility Protocol," Journal of Networks, Academy Publisher, ISSN : 1796-2056, Volume 3, Issue 1, pp. 10-24, January 2008.
  • Nováczki Sz., Bokor L., Jeney G., Imre S., „Emerging Mobility Applications of Host Identity Protocol", Encyclopedia of Next Generation Mobile Networks and Ubiquitous Computing, IGI Global, ISBN: - (hardcover), - (ebook), Samuel Pierre (editor), USA. 2008. (megjelenés alatt)
  • Huszák Á., Imre S., "Source Controlled and Delay Sensitive Selective Retransmission Scheme for Multimedia Streaming", IEEE Symposium on Computers and Communications, ISCC 2007, ISBN 1-4244-1521-7, pp. 191-196., Aveiro, Portugal, 1-4 July, 2007
  • Huszák Á., Imre S., "TFRC-Based Selective Retransmission for Multimedia Applications", 5th @WAS International Conference on Advances in Mobile Computing and Multimedia, MoMM2007, ISBN 978-3-85403-230-4, pp. 53-63., Jakarta, Indonesia, 3-5 December 2007, Best Paper Award
  • Huszák Á., Imre S., "Source Controlled Semi-reliable Multimedia Streaming Using Selective Retransmission in DCCP/IP Networks", Computer Communications - The International Journal for the Computer and Telecommunications Industry, Special Issue on End-to-end Support over Heterogeneous Wired-Wireless Networks, Elsevier, ISSN: 0140-3664 (megjelenés alatt)

Várható eredmények (hosszú távon):

  • Új, optimálisabb megoldást nyújtó mobilitást támogató algoritmusok és protokollok megalkotása, ellenőrzése és tesztelése.
  • Multihoming támogató algoritmusok létrehozása és összehasonlítása más megoldásokkal.
  • Címke alapú kommunikációt segítő eljárások és protokollok megtervezése és implementációja.

Kutatási feladatok 2008-2009:

Ami meglévő (futó) kutatási feladat, de még csiszolásra szorul:

  • A már létrehozott HIP alapú NEMO és mikromobilitást támogató protokoll ellenőrzése és összevetése más konkurens megoldásokkal.
  • A szállítási rétegben lévő mobilitást támogató protokollok alkalmazása videófolyam átvitelére mozgó környezetben.
  • A mobilitás támogatás biztonságát és erőforrás igényét jellemző összefoglaló tanulmány készítése.

Ami még nem elkezdett, de rövidesen művelt terület:

  • A címke alapú kommunikációs rendszer alapjainak feltérképezése és a kutatási tevékenység elindítása

Potenciális nemzetközi partnerek:

Thierry Ernst (INRIA, Franciaország), Cesar Viho (INRIA, Franciaország), Nicolas Montavont (ENST-B, Franciaország), Antoine Boutet (ENST-B, Franciaország), Paolo di Francesco (CRES, Olaszország), Damien Lavaux (THALES, Franciaország), Erol Gelenbe (Imperial College, UK), Rafael Lopez da Silva (TID, Spanyolország), Kamal Deep Singh (INRIA, Franciaország), Jyrki Huusko (VTT, Finnország)

6. Informatikai biztonság

Témavezető (javaslattevő): Vajda István, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Híradástechnikai Tanszék, egyetemi tanár

Feladat leírása:

Az internet már ma is az információs társadalom egyik alapvető, kritikus infrastruktúrája, így működőképességének fenntartása, illetve a rajta keresztül történő biztonságos kommunikáció biztosítása alapvetően fontos. Ennek megfelelően az egész projekt egyik legfontosabb prioritását kell kapnia a biztonság fejezetnek.Ennek megfelelően a következő feladatokban kívánunk kutatást végezni, amelyek mindegyike élénk kutatási területről származik:

  • A vezetéknélküli mesh hálózatok az internet jelenlegi infrastruktúrájának jövőbemutató bővítését jelentik. Vezetéknélküli mesh routerek hálózatán keresztül mobil vezetéknélküli felhasználók férhetnek hozzá az internethez már vezetékkel kapcsolódó elérési pontokhoz. Ezzel költséghatékony, nagy kapacitást biztosító és meghibásodásokra toleráns, robusztus hálózat-bővítéshez juthatunk. A kapcsolatos kutatási téma ezen mesh hálózatok proaktív biztonsági megoldásainak kutatása pl. a mobil vezetéknélküli felhasználók biztonságos hozzáférése a mesh hálózathoz, illetve a biztonságos útvonalválasztás problémája. A feladatot többoperátoros környezetben, QoS (Quality of Service) biztosításával kell megoldani.
  • A hálózati kódolás a hálózatok olyan új kódolási lehetőségét teszik potenciálisan lehetővé, amellyel - elméletileg - jelentősen növelhető a hálózatok átviteli kapacitása, továbbá robusztusak hálózati hibákra. A hálózati kódolás a tradicionális routing megoldás általánosításaként is tekinthető. A hálózati kódolás az alapelvéből következően pl. érzékeny csomagmódosító támadásokra: egyetlen hibás csomag potenciálisan számos további csomaghibát generál. Kapcsolatos alkalmazási területek közül megemlítjük a hálózati kódolás elveire épülő elosztott adattárolás feladatát, de az első kutatási feladathoz kapcsolódva, a mesh hálózatokban történő kommunikáció hatékonyságának növelését is. A feladat a hálózati kódolás biztonsági problémáinak kutatása, biztonságot növelő algoritmusok kidolgozása, elemzése.
  • A szociálisan helyes felhasználói viselkedésre ösztönzés, s általában a felhasználói viselkedés stimulálása alapvető a jövő internetje biztonságosabbá tétele szempontjából. Ebből a fontos, széles, új kutatási irányból egy szeletet kívánunk megragadni, pontosabban a projekt keretében egy konkrét biztonsági problémához kapcsolódva kívánunk kutatni-e területen: a kéretlen levelek (spam) özöne problémája enyhítése a helyes felhasználói viselkedésre ösztönzéssel a támadó (spam küldő) illetve a támadott fél (spam fogadó fél) oldaláról. A feladat a spam küldő ("gazdasági") érdekeltségének elemzésén keresztül a helyes viselkedésre késztető algoritmikus módszer, s ennek alapján ösztönző protokoll kidolgozása.

Előzmények:

Nemzetközi helyzet:

A felvázolt kutatási irányok mindegyikében, azok fontossága miatt igen élénk az aktivitás a világban. Ebbe illeszkednek be a kitűzött kutatási feladatok.

Eddigi kutatási eredmények:

Laboratóriumunk (www.crysys.hu) információs biztonsággal kapcsolatos kutató, oktató feladatot végez évek óta a BME-n. 

Néhány releváns publikáció:

  • G. Ács, L. Buttyán, I. Vajda: "Provably Secure On-demand Source Routing in Mobile Ad Hoc Networks, IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 5, no. 11, 2006.
  • M. Félegyházi, J.-P. Hubaux, and L. Buttyán, "Nash Equilibria of Packet Forwarding Strategies in Wireless Ad Hoc Networks", IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol. 5, No. 5, May 2006.
  • L. Buttyán and J.-P. Hubaux, "Security and Cooperation in Wireless Networks", Cambridge University Press, November 2007.
  • L. Györfi, Á. Jordán, I. Vajda," Exact decoding error probability for slow frequency hopping, European Transactions on Telecommunication, vol. 11, no. 2, March/April, 2001, pp. 183-190.
  • B. Bencsáth, I. Vajda: "Efficient Directory Harvest Attacks and Countermeasures", International Journal of Network Security, vol. 5, no. 3, 2007, pp. 264-273.
  • I. Zs. Berta, L. Buttyán, I. Vajda: "A framework for the revocation of unintended digital signatures initiated by malicious terminals" IEEE Transactions on Secure and Dependable Computing, vol. 2, No. 3, July-September, 2005, pp. 268-272.
  • B. Bencsáth, L. Buttyán, I. Vajda: "A game based analysis of the client puzzle approach to defend against DoS attacks", Proceedings of SoftCOM 2003 11. International conference on software, telecommunications and computer networks, Split, 2003, pp. 763-767.

Várható eredmények (hosszú távon):

  • új módszerek kidolgozása a mesh hálózatok, a hálózati kódolás és az ösztönzés probléma kapcsán
  • a kidolgozott módszertanok alapján biztonságos protokollok, algoritmusok tervezése

Kutatási feladatok 2008-2009:

  • mesh hálózatok biztonsága: biztonságos hozzáférési protokoll kidolgozása, biztonságos útvonalválasztás módszerének kidolgozása többoperátoros környezetben, QoS biztosítása mellett
  • hálózati kódolás: elosztott tárolás feladatban hálózati kódolás biztonságának elemzése, biztonsági algoritmusok kidolgozása
  • ösztönzés probléma: a spam probléma enyhítését szolgáló ösztönző módszer kidolgozása, ennek alapján protokoll tervezése


Potenciális nemzetközi partnerek:

Márk Félegyházi (University of California at Berkeley, USA), Dirk Westhoff (NEC Europe, Germany), Jean-Pierre Hubaux (EPFL, Switzerland

7. Heterogén hálózati architektúrák összekapcsolása

Témavezető (javaslattevő): Gordos Géza, Info-Kommunikációs Technológiai Intézet (IKTI), Bay Zoltán Közalapítvány, intézetigazgató, egyetemi tanár

Feladat leírása:

A jövő Internete olyan heterogén hálózatok összekapcsolásából fog létrejönni, amelyek különböző típusú technológiákat és architektúrákat használnak, ezért közvetlenül nem kapcsolhatók össze egymással. A vezetékes Internet, valamint a második, harmadik, majd negyedik generációs mobil hálózatokra épülő Internet mellett egyre inkább elterjednek a vezeték nélküli városi hálózatok (pl. IEEE 802.16, WiMAX), a vezeték nélküli lokális hálózatok (pl. az IEEE 802.11-es protokollcsalád, WiFi), valamint kisebb hatósugarú személyi- vagy szenzorhálózatok (pl az IEEE 802.15-ös protokollcsalád, ZigBee).

E hálózatokat használják például a különböző típusú szenzorhálózatok, intelligens közlekedési rendszerek (ITS), lokalizációs rendszerek (pl. UWB vagy RFID alapon), stb. Ezen rendszerek nagyon különböző feladatok ellátására lesznek felkészítve, megtervezésük gyakran ortogonális kommunikációs paradigmák irányvonalán történik. A szenzorhálózatok esetében elsosorban a kis teljesítményű, energiahatékony működést helyezik előtérbe, az ITS rendszereknek a hálózat topológiájából adódó gyakori megszakadásokkal kell szembenézniük, míg a lokalizációs rendszerek a nagy mennyiségű lokalizációs adat intelligens szűrésére és feldolgozására specializáltak. Elmondhatjuk, hogy mindegyik típusú hálózat jellemzője a nagy mennyiségű kontextusspecifikus (környezetfüggő) adattömeg.

Ezeknek a rendszereknek egy közös pontja, hogy speciális tulajdonságaik miatt az Internet hálózatra jellemző IP protokollokat nem feltétlenül használják. A szenzorhálózatokban például sokkal egyszerűbb és célorientáltabb címzést és adattovábbítást alkalmaznak, az ITS rendszerek pedig geográfiai alapú adattovábbítást használnak. Ebből következően nem lehetséges a direkt integrációjuk az új generációs Internet hálózatába.
A heterogén hálózati architektúrák összekapcsolása általában speciális átjárók segítségével történik. Ezek a hálózati eszközök interfészekkel rendelkeznek az általuk összekötött hálózatokhoz, és képesek bizonyos fokú konverzióra a különböző protokollok között. A beavatkozás mértéke függ az alkalmazás fajtájától, és nagyban befolyásolja az integrált rendszer skálázhatóságát, robosztusságát és a nyújtható szolgáltatások minőségét.
A kutatás során azt vizsgáljuk, hogy hogyan biztosítható egy magas szintű transzparens összeköttetés a különböző típusú (vezetékes, vezeték nélküli, ad-hoc stb.) hálózatok között. Kitérünk arra, hogy hol és milyen módszerekkel történik az adatok aggregálása, feldolgozása. Ezen kívül heterogén környezetben az adatok eljuttatása egyik pontból a másikba egy sokkal komplexebb optimalizálási problémává válik, mint homogén környezetben. 
Az új generációs Internet tervezésekor fontos figyelembe venni a világháló és a heterogén hálózatok integrációját, szem előtt tartva a szinergia által kibővült szolgáltatások körét. A kutatások során egy olyan hálózati architektúra tervezése a cél, amelyben az üzemeltetők, szolgáltatók és a felhasználók egy dinamikusan bővíthető és különböző üzleti modelleknek megfelelő rendszer szereplői.
Ennek tükrében a kutatás során a következő feladatokra kívánunk koncentrálni:

  • rendszerarchitektúra kidolgozása, amely lehetové teszi a különböző heterogén hálózatok integrációját az új generációs Internettel, speciális figyelmet szentelve a szenzorhálózatok és az ITS rendszerek igényeinek;
  • a heterogén hálózatok között használt speciális átjárók szoftverarchitektúrájának megtervezése, tekintetbe véve a segítségükkel nyújtandó szolgáltatások igényeit;
  • szolgáltatások kidolgozása és megvalósítása a javasolt architektúrán, a szolgáltatásokhoz szükséges integrált rendszer (heterogén hálózat, átjárók, szerverek) megtervezése és felépítése.

Előzmények:

Nemzetközi helyzet:

A nemzetközi kutatások a felvázolt irányvonalak mentén haladnak. Számos ismertebb egyetem kutatócsoportja foglalkozik hasonló témákkal, melynél fogva a téma jelentősége alátámasztott, ugyanakkor több fent megfogalmazott kihívás vár megoldásra.

Eddigi kutatási eredmények:

Intézetünk a kutatási téma részegységeiben élénk tevékenységet tanúsít, ilyen a szenzorhálózatok integrációja az Internethez (támogatott életvitel-rendszerek), ITS rendszerek kutatása, valamint a vezetéknélküli ad-hoc rendszerek vizsgálata.

Néhány releváns publikáció:

  • A. Török, P. Laborczi, G. Gerháth, "Constrained Dissemination of Traffic Information in Vehicular Ad Hoc Networks" accepted for Presentation at the IEEE 68th Vehicular Technology Conference (VTC2008-Fall), Calgary, Canada, 21-24 September 2008.
  • A. Török, Vajda L., and Németh F. Burst Transfer Eligibility Decision for Real-Time Streaming on Multi-Hop WPANs, Proceedings IEEE International Conference on Communications (ICC), Glasgow, Scotland, July, 2007.
  • G. Gordos, P. Laborczi, "Ambiens intelligencia alkalmazások - követelmények az infokommunikációs hálózatokkal szemben", Magyar Tudomány, Vol. 168, No. 7, 2007, pp. 910-915.
  • P. Laborczi, A. Török, L. Vajda, G. Gordos, "Scatternet Formation in High-Rate Wireless Personal Area Networks by Integer Linear Programming", in Proceedings of the 12th International Telecommunications Network Strategy and Planning Symposium (NETWORKS 2006), New Delhi, India, 6-9 November 2006, CD-ROM, Paper no. 69
  • P. Laborczi, T. Cinkler, ''IP over WDM Configuration with Shared Protection'', Optical Networks Magazine, Vol. 3., No. 5., Special Issue on Traffic Engineering in IP over WDM Networks, pp. 21-33, 2002.

Várható eredmények (hosszú távon):

  • heterogén hálózati rendszereket összekötő új generációs Internet-szolgáltatások biztosításához szükséges rendszerarchitektúra;
  • a rendszer komponenseinek (átjárók, szerverek, kliensek) tervezési metodikája, a komponensek szoftver- és protokollarchitektúrájának kidolgozása;
  • heterogén hálózati szolgáltatások implementálási kérdéseinek és megvalósításának a metodikája, a kiválasztott szolgáltatások kidolgozása.

Kutatási feladatok 2008-2009:

  • rendszerarchitektúra kidolgozása, amely lehetővé teszi a különböző heterogén hálózatok integrációját az új generációs Internettel;
  • heterogén hálózatok között használt speciális átjárók szoftver architektúrájának a megtervezése;
  • információtovábbítás megtervezése és szimulációs vizsgálata heterogén környezetben.


Potenciális nemzetközi partnerek:
Martin Becker (Fraunhofer IESE, Németország), Reinhard Gotzhein (University of Kaiserslautern, Németország), Edward Chung (EPFL, Svájc), Martin Linauer (Arsenal Research, Ausztria)

8. Kritikus információs infrastruktúrák védelme

Témavezető (javaslattevő): Munk Sándor, Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem, Informatikai és Hírközlési Intézet, intézetigazgató egyetemi tanárFeladat leírása:
Napjainkban számos infrastruktúráról mondhatjuk el, hogy azok nélkülözhetetlenek a mindennapokhoz, azaz kritikusnak tekinthetoek. A kritikus infrastruktúrák jelentős része információs rendszereken keresztül egymással kapcsolatban van, illetve ezeken az információs rendszereken keresztül történik az irányításuk. Az információs rendszerek önmagukban is jelenthetnek kritikus infrastruktúrát, ekkor (is) kritikus információs infrastruktúrákról beszélünk.
Szinte minden fajta kritikus infrastruktúrát különböző szintű és rendeltetésű infokommunikációs rendszerek vezérelnek, irányítanak és ellenőriznek. Így tehát egy ország információtechnológiára alapozott infrastruktúrája joggal nevezhető a társadalom idegrendszerének, és ennek következtében az információs infrastruktúrák, illetve azok részei is a kritikus infrastruktúrák közé sorolandók. E megállapítás szerint, pl. egy ország nyilvános mobil távközlő hálózatai, mint önmagukban is kritikus infrastruktúrák, egyben kritikus információs infrastruktúráknak is minősülnek, illetve pl. az energiaellátó rendszert irányító, vezérlő számítógép-hálózat is ez utóbbiak közé sorolandó. Ezek védelme nagyon sokáig egyet jelentett az informatikai biztonsággal, ma már azonban egyre nyilvánvalóbb, hogy a védelem megteremtésének egy olyan átfogó és komplex megoldásnak kell lennie, amely a fizikai védelemtől kezdődően a hálózati biztonságon keresztül számos területre kiterjed.
A védelem megteremtésére - a téma rendkívüli fontossága miatt, amelyet tovább fokoz a nemzetközi terrorizmus erősödése - európai szinten már 4-5 éve megkezdődtek a kutatások. A kutatási eredmények Európai Uniós szintű ajánlásokban rövid időn belül meg is jelentek. Ennek megfelelően hazánkban is komoly igény mutatkozik e kutatásra mind a közigazgatás, mind a piaci szektor oldaláról.
A kutatás a kritikus információs infrastruktúrák védelmére kíván koncentrálni. Ilyen kritikus információs infrastruktúrák hazánkban (a teljesség igénye nélkül): energiaellátó rendszerek rendszerirányító számítógép-hálózatai; kommunikációs hálózatok (vezetékes, mobil, muholdas); közlekedés szervezés és irányítás számítógép-hálózatai; pénzügyi-gazdasági rendszer számítógép-hálózatai; védelmi szféra riasztási, távközlési, számítógép-hálózatai; egészségügyi rendszer számítógép-hálózatai; kormányzati és önkormányzati információs rendszerek.A kritikus információs infrastruktúrák működőképességének fenntartása alapvető fontosságú mind a vállalatok, intézmények, szervezetek szempontjából, mind pedig nemzetbiztonsági szempontból. Ezeken keresztül - akár szelektív módon is - súlyos fizikai vagy elektronikai, informatikai csapásokat lehet mérni egy iparilag fejlett ország politikai, gazdasági és kulturális életére.
Napjainkban nem lehet kiszámítani, hogy az információs támadások (terrortámadások és agressziók) csapás kitől ered és milyen irányból érkezik. Békében, válsághelyzetekben és háborúk idején az egyes országok mindig is folytattak szándékos és tudatos célzatú információs tevékenységet. Ez alatt a régebbi korokban elsősorban a hírszerzést (kémkedést), félrevezetést, propaganda- és nyilatkozatháborút és egyéb hasonló elnevezésekkel említett információs/kommunikációs tevékenységeket értettek. Mindezek bármilyen tudatosak is voltak, nem képeztek egy olyan egységes, célzott és határozott struktúrába foglalt információs tevékenységi rendszert, mint amit ma az információs társadalomban gyűjtőfogalommal információs hadviselésnek (Information Warfare), vagy katonai terminológiában (NATO) információs műveleteknek (Information Operations) nevezünk.
A kutatás alapvető célja, hogy pontosan feltérképezze a magyar nemzeti, illetve védelmi célú kritikus információs infrastruktúrákat. A nemzeti infrastruktúra térkép után a feladat azok osztályozása pl. hatókör (földrajzi kiterjedés), kiesésük hatása (lakosságra gyakorolt hatás, gazdasági hatás, környezeti hatás, politikai hatás), kiesésük időbeli hatása (rövid, közép-, hosszú távú hatás) alapján. Mindezekkel párhuzamosan fel kell tárni, és elemezni kell a kritikus információs infrastruktúrák fenyegetettségét az információs hadviselés tükrében.
Mivel ezen infrastruktúrák már ma is, és feltételezhetően a jövőben még inkább, internet-alapú technológiát alkalmaznak a működésük során, ezért az e területen jelentkező veszélyek feltárása kiemelt fontosságú. Ezt követően meg kell vizsgálni, és elemezni kell azokat az internet-alapú megoldásokat, amelyek a nemzeti, regionális és védelmi célú kritikusi információs infrastruktúrákban a védelem alapjait megteremthetik.
A kutatás fel kívánja tárni a kritikus információs infrastruktúrákhoz kapcsolódó sajátos katonai, illetve védelmi szférabeli képességeket igénylő feladatokat, amelyek pl. információs hadviselési és ezen belül elektronikai hadviselési; felderítési, nyomozási, helyszínelési feladatokat, de akár preventív támadást, vagy semlegesítést is jelenthet.
Előzmények:
Nemzetközi helyzet:

Az Európai Unió 2004-ben indította el a Kritikus Infrastruktúravédelem Európai Programot, amelynek célja az Unió kritikus infrastruktúrái folyamatos működtetésének biztosítása, a biztonság megfelelő és egységes szintjének garantálása, az iparágak és tagállamok kormányainak támogatása az EU valamennyi szintjén.

Az Európai Bizottság 2005 novemberében közzétette az úgynevezett Zöld Könyvét. A dokumentum 11 szektorra, és 37 termékre/szolgáltatásra osztotta az európai kritikus infrastruktúrákat (European Critical Infrastructures - ECI). 

A Zöld Könyv nyomán lefolytatott konzultáció alapján 2006. december 12-én irányelv-javaslatot terjesztettek a Miniszterek Tanácsa elé az európai létfontosságú infrastruktúrák azonosításáról és kijelöléséről, valamint védelmük javítása szükségességének értékeléséről.

Eddigi kutatási eredmények:

Az intézetben évek óta folyik kutatás az információs infrastruktúrák védelme területén.

Néhány releváns publikáció:

  • Haig Zs., Kovács L., Makkay I., Seebauer I., Vass S., Ványa L.: Az információs társadalom veszélyforrásai. A kormányzat szerepe a védelem és ellentevékenység műszaki és szervezeti megoldásaiban. Tanulmány. MEH Informatikai Kormánybiztosság, 2002.
  • Haig Zs., Kovács L.: Kritikus információs infrastruktúrák biztonsága. in.: Az informatikai biztonság kézikönyve. Verlag Dashöfer Szakkiadó, Budapest, 2007.
  • Zs. Haig, L. Kovács,"New way of terrorism: internet- and cyber-terrorism," Military Technical Academy Review, Bucharest, vol. XVII, No. 2., 2007.
  • Haig Zs.: Az információs társadalmat fenyegető információalapú veszélyforrások. Hadtudomány, XVII. évf. 2007. 3. sz. Budapest.
  • Haig Zs, Kovács L., Ványa L.: Információs hadviselés - információs terrorizmus - kiber-terrorizmus. Az informatikai biztonság kézikönyve Verlag Dashöfer Szakkiadó Kft. és T. Bt. Budapest, 2006.
  • Munk S.: Kritikus infrastruktúrák védelme információs támadások ellen. Hadtudomány, XVIII. évf. 1. sz. Budapest, 2008.

Várható eredmények (hosszú távon):

  • a Magyar Köztársaság kritikus információs infrastruktúráinak meghatározása és osztályozása;
  • ajánlás a hazai kritikus információs infrastruktúrák komplex védelmére:
  • törvényalkotói feladatok meghatározása;
  • kormányzati feladatok meghatározása;
  • ajánlások a védelmi intézkedések kormányzati koordinálására;
  • ajánlások a kormányzat és a gazdasági élet szereplői (infrastruktúra üzemeltetők) együttműködési rendjére.

Kutatási feladatok 2008-2009:

  • a hazai kritikus infrastruktúrák és kritikus információs infrastruktúrák meghatározása és osztályozása;
  • a kritikus információs infrastruktúrák elleni fenyegetések feltárása és kockázatelemzése az információs hadviselés tükrében;
  • internet-alapú megoldások feltárása, elvi kidolgozása a nemzeti, regionális és védelmi célú kritikusi információs infrastruktúrák védelmére;
  • kritikus információs infrastruktúrákhoz kapcsolódó sajátos katonai, illetve védelmi szférabeli képességeket igénylő feladatok meghatározása és kidolgozása.

Potenciális nemzetközi és hazai partnerek:
European Network and Information Security Agency (ENISA) 
Nemzeti Nyomozóiroda (Gazdag Tibor), Miniszterelnöki Hivatal Elektronikuskormányzat Központ (dr. Dedinszky Ferenc)

9. Társadalomtudományi kutatások

Témavezető (javaslattevő): Csepeli György, egyetemi tanár,  ELTE Társadalomtudományi Kar

Feladat leírása:

A nagysebességű, szimmetrikus, internetalapú kommunikációs hálózatok társadalmi hatásait ma még nem látjuk. Európa csak akkor kerülheti el a lemaradást, ha az információs társadalom adta lehetőségek maximálisan kiaknázza annak érdekében, hogy dinamikus, kreatív, szabad gazdasági, kulturális és szociológiai struktúrák jöjjenek létre, melyek működésének alapja az információ és a tudás. Az új korszakot a verseny jellemzi, mely nem a természeti kincsekért, hanem a hozzáadott értéket létrehozni képes tehetségekért folyik. Ez a réteg a netokrácia.
A technológia fejlődésének üteme messze meghaladja a használó adaptivitási szintjét, nem is beszélve a hálózatosodás hatásairól, melyek radikálisan átalakítják az élet minden dimenzióját. Bizonyos, hogy az interneten keresztül nyújtott szolgáltatások iránt a kereslet folyamatosan nőni fog. Az EU célkitűzése az, hogy 2010-ig az európai közintézményi, üzleti és magánfelhasználók 25 %-a már az ún. internetprotokollt használja. 

A kutatás során egy hazai és egy holland városi tesztterepen vizsgálni kívánjuk, hogy a teljes körű szélessávú behálózottság milyen következményekkel jár a személyek egymásközti kapcsolataira, miként alakítja át a közösségi viszonyokat, hogyan alakul át az állam/önkormányzat és polgár viszonya, milyen hatások jelentkeznek a közéletben, a civil szerveződésekben. Egyfelől fontos kérdés, hogy az élet során keletkező különböző szükségletek kielégítésére vállalkozó üzleti szervezetek miként használják ki a teljeskörű behálózottság adta lehetőségeket, de legalább annyira fontos, hogy milyen új szükségletek keletkeznek.A következő részterületek kutatását tartjuk kívánatosnak:

  • helyi tartalomszolgáltatás, a nyilvánosság változása, helyi demokrácia, wiki-megoldások a civil tájékozódásban, a közösségi élet virtuális tereinek megjelenése (pl. e-mise), a kultúra új dimenziója, játék és valóság közötti határok eltűnése;
  • e-egészségügyi szolgáltatások, önsegítő csoportok szerveződése;
  • távmunka;
  • e-government szolgáltatások, a szociálpolitika segítése az új technológiák által;
  • e-bank szolgáltatások;
  • e-kereskedelem;
  • közösségi adattárház, közösségi döntéstámogatási modellek, használati tipológia, közösségi CRM;
  • az intelligens város működtetésének új finanszírozási modelljei, szövetkezeti finanszírozás, részvétel.

Néhány releváns publikáció:

  • Csepeli, Gy. 2008.'Wikitudás.' Kritika. 4. 3-5. (angolul: Wiki-Knowledge. In Nyiry, K. (ed.) Towards a Phylosophy of Telecommunications Convergence. Vienna: Passagen Verlag)(elokészületben)
  • Csepeli Gy. 2006. 'Régi és új szociálpolitika '.Információs társadalom, 2.
  • Csepeli, Gy., Csere, G.2005. 'Inequalities and Networks in Society' In Nyiri, K. (ed.) A Sense of Place: The Global and the Local in Mobile Communication. Vienna:Passagen Verlag.

Várható eredmények:

  • az Internet adta lehetőségeket kihasználó új üzleti, kormányzati és közszolgáltatási modellek meghatározása;
  • intelligens társadalmi közösségek megismerésének módszertanának kidolgozása;
  • új web 2.0 termékek és szolgáltatások.

Potenciális nemzetközi partnerek:

Utrechti Egyetem (ERCOMER), Nuenen (Close the Gap program), International Sociological Institute of Gorizia

10. Testbed: Virtualizált kisérleti hálózati infrastruktúra létrehozása és biztosítása az új generációs Internet kutatása számára

Témavezető (javaslattevő): Mohácsi János, NIIF Intézet, igazgató helyettes

Feladat leírása:

A kutatás egyik alapvető pillére egy teszthálózat kialakítása, ahol virtuális alhálózatok segítségével valós körülmények között végezhetők mérések, tesztelhetők illetve vizsgálhatók az egyéb feladatok során kidolgozott módszerek, eljárások. A teszthálózat csatlakozik az európai FEDERICA FP7-es projekt keretében létrejövő közös teszthálózathoz, illetve az amerikai GENI hálózathoz, lehetőséget biztosítva nagy léptékű párhuzamos kísérletek végrehajtására is. A hálózat alapja az NIIF által működtett ún. hibrid IP-optikai hálózat, amely a duál IPv6/IPv4 unicast/multicast működés mellett, a dedikált pont-pont optikai összeköttetések lehetőségét is kínálja, ezzel biztosítva a jelenleg elérhető legmodernebb technológiát a kutatások számára. Ezen pont-pont optikai összeköttetésekre lehet alapozni a virtualizált kísérleti hálózati infrastruktúrát. Ezen infrastruktúra és a FEDERICA testbed segítségével lehetőség nyílik nemzetközi méretű és hálózati szempontból is változatosabb környezetben a tesztelésre. A kutatás célja a virtualizált tesztkörnyezet létrehozása és működtetése, a felhasználói igények új koncepció mentén történő kiszolgálása, továbbá a kapcsolódó újszerű technikai módszerek (pl. GMPLS, optical path provisioning) és működtetési módok (user controlled network) vizsgálata. Vannak egyrészt technikai, technológiai kérdések, mint

  • virtualizált hálózatok kialakításának és összekapcsolásának módozatai,
  • az összekapcsolás hatékonyságának vizsgálata, illetve a hatékonyság esetleges javítása hálózatelméleti módszerekkel,
  • virtualizált hálózat felügyeltének megoldása,
  • magas szintű menedzsment felületek kialakíthatóságának vizsgálata,
  • a virtualizált infrastruktúrán kialakítható szolgáltatások körének meghatározása, azok kifejlesztése.

A kutatási téma fontos területe az virtualizált rendszerek működésének szervezeti vizsgálata is. Szintén fontos feladat a kapcsolódó nemzetközi műszaki szabványokhoz való illeszkedés, illetve a nemzetközi szabványosítási folyamatban való aktív részvételt.

Alkalmazási területek:

  • kísérleti infrastruktúra biztosítás az új-generációs internet kutatása számára;
  • többfunkciós virtualizált hálózati szolgáltatás;
  • üzleti alapon működtethető a VPN-eken túlmutató virtualizációs rendszerek.


Előzmények:

A hálózatvirtualizációs megoldások kialakítására és vizsgálatára elindult a FEDERICA EU FP7 projekt, melynek az NIIF Intézet résztvevő tagja.

Nemzetközi helyzet:

Az EU hetedik keretprogramján belül (2007-2013) tavaly indult a „Future Internet Research and Experimentation" (FIRE) kezdeményezés illetve amerikában elindult 2-3 éve elindult „Global Enviroments for Network Innovations" (GENI) és Clean-Slate projekt. Az ehhez szükséges környezet kialakítására jött létre a Federica projekt (EU) és infrastruktúra és a VINI (US) virtuális hálózati infrastruktúra.

Eddigi kutatási eredmények:

Szerver- és szolgáltatási virtualizációs megoldásokat az NIIF széles körben alkalmaz 2002 óta. Logikus lépés ezen megoldások kitejesztése az egyéb infrastruktúrális elemekre, így a hálózatra is.
Várható eredmények:

  • kísérleti infrastruktúra az új generációs internetkutatások számára;
  • többfunkciós virtualizált hálózati szolgáltatás és ennek menedzsmentjére kidolgozott megoldások
  • üzleti alapon muködtethető, a VPN-eken túlmutató virtualizációs rendszerek;
  • integráció más rendszerekkel (AAI, grid), virtualizált tárolási megoldások.

Kutatási feladatok 2008-2009:

 

  • virtulális hálózati szolgáltatás elveinek kimunkálása;
  • virtualizált hálózathoz kapcsolódó menedzsmentszolgáltatások vizsgálata és kialakítása;
  • szabványok elemzése és feldolgozása;


Potenciális nemzetközi partnerek:
A tématerülettel foglalkozó hazai felsőoktatási intézmények (ELTE, BME).

Federica projekt partnerei (Consortium GARR (Coordinator) - Italy, CESNET - Czech Republic, Delivery of Advanced Network Technology to Europe Ltd. (DANTE) - United Kingdom, Deutsche Forschungsnetz Verein (DFN) - Germany, Fundação para a Computação Científica Nacional (FCCN)- Portugal, Greek Research & Technology Network (GRNET) -Greece, HEAnet Ltd. - Ireland, i2CAT Fundacio - Spain, Institute of Communication and Computer Systems (ICCS) - Greece, Juniper Networks Inc., Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) - Sweden, Martel Consulting - Switzerland, NORDUnet A/S - Denmark, Politecnico di Torino - Italy, Poznan Supercomputing and Networking Centre (PSNC) - Poland, Red.es/RedIRIS - Spain, Siemens AG, SWITCH Telematikdienste für Lehre und Forschung Foundation (SWITCH) - Switzerland, Trans-European Research and Education Networking Association (TERENA) - The Netherlands, Universitat Politécnica de Catalunya (UPC) - Spain)

11. Új szolgáltatások és alkalmazások fejlesztése: elosztott adattároló rendszerek

Témavezető (javaslattevő): Stefán Péter, NIIF Intézet, osztályvezető 

Feladat leírása:

Az elosztott számítástechnika fontos velejárója, hogy a nagy számításiidő-igényű szimulációk rendszerint nagy mennyiségű adatot termelnek. Igen fontos kihívás a nagy adatmennyiség megfelelő formában történő, redundáns tárolása, illetve a tárolt adat igény szerinti, hatékony visszanyerése.
Napjainkban a legnépszerűbb adattárolási megoldások az igen nagy kapacitású központi tárolórendszerek, amelyek meghatározott rutineljárások alapján menedzselhetők, karbantarthatók, de bővíthetőségüknek vannak nyilvánvaló fizikai korlátai. Emiatt vált fontossá az elosztott adattárolás kialakíthatóságának kutatása, illetve az ehhez kapcsolódó hálózati kutatási részfeladatok.E kutatási terület legfontosabb célja annak vizsgálata, hogy miben tér el az elosztott tárolási környezet a központosított környezettoő, hogyan tudjuk az ott lefektetett alapelveket elosztott adattárolás esetén használni, illetve az elosztott paradigma milyen új elvek bevezetését követeli meg. Vannak egyrészt technikai, technológiai kérdések, mint

  • redundáns adattároló csomópontok kialakításának és összekapcsolásának módozatai,
  • az összekapcsolás hatékonyságának vizsgálata, illetve a hatékonyság esetleges javítása hálózatelméleti módszerekkel,
  • magas szintű menedzsmentfelületek kialakíthatóságának vizsgálata,
  • az elosztott infrastruktúrán kialakítható szolgáltatások körének meghatározása, azok kifejlesztése (elosztott mentés, hatékony indexelés, illesztés más hasonló rendszerekkel).

A kutatási téma fontos területe az elosztott adattároló rendszerek működésének szervezeti, illetve törvényi vizsgálata, különös tekintettel az adatvédelmi törvényre. Szervezeti működési modellek vizsgálatán értjük egyrészt olyan operatív modellek feltárását, amelyek keretén belül a rendszer működése hosszú távon fenntartható, akár piaci környezetben is. Másrészt szervezeti működési modellen értjük a kapcsolódó nemzetközi műszaki szabványokhoz való illeszkedést, illetve a nemzetközi szabványosítási folyamatban való aktív részvételt.
Alkalmazási területek:

  • többfunkciós felsőoktatási elosztott adattároló terület;
  • üzleti alapon működő elosztott adattároló rendszerek;
  • grid, illetve számítási erőforrások adatainak redundáns tárolása;
  • titkosítással egybekötött hálózati mentés, archiválás.

Előzmények:

Nemzetközi helyzet:

Az elosztott adattárolás területével sokáig egy másik nagy infrastruktúra kutatásának részeként, a gridrendszereken belül foglalkoztak. Éppúgy, ahogy az azonosítási és jogosultságkezelési infrastruktúrák (AAI) gridtől való különválása során történt, igen nagy valószínűséggel az elosztott adattárolás is különválik az elosztott számítástól. Erre az egyértelmű nemzetközi trendek utalnak: elosztott adattárolással foglalkozó munkacsoportok jelentek meg világszerte (Európán belül is, TERENA Storage Task Force), a gridfejlesztéseken belül jelentősen megnőtt az adattárolás súlya, illetve más területek (könyvtárak, közgyűjtemények, önkormányzatok) is jelezték azt, hogy igénybe vennének elosztott adattárolási szolgáltatásokat.

Eddigi kutatási eredmények:

A gridinfrastruktúra fejlesztési projekteken belül kialakultak elosztott adattárolási rendszerek, azokra épülő szolgáltatások, amelyeket főként felsőoktatási-kutatási területen használnak. A meglévő rendszerek azonban rendszerint központi elemeket tartalmaznak (például központosított metaadat kezelést), szolgáltatásaik nem, vagy csak kis mértékben illeszkednek releváns szabványokhoz, illetve csak részben van lehetőség az adathordozó „virtualizálására", azaz annak fizikai megjelenésétől való teljes lecsatolására.Várható eredmények:

  • teljesen decentralizált adattárolás;
  • virtualizált adattárolási megoldások, rugalmas tárhelymenedzsment-lehetőség;
  • üzleti modellek kialakulása;
  • széles körben elterjedt elosztott adattároláshoz kapcsolódó szolgáltatások;
  • integráció más rendszerekkel (AAI, grid).

Kutatási feladatok 2008-2009:

  • elosztott adattárolási szolgáltatások kimunkálása;
  • virtualizált storage menedzsment szolgáltatások vizsgálata és kialakítása;
  • szabványok elemzése és feldolgozása;

Potenciális hazai és nemzetközi partnerek:

A tématerülettel foglalkozó hazai felsőoktatási intézmények (ELTE, BME).
NorduGrid együttműködés (Oszlói Egyetem, székhely: Oszló, Norvégia); EGEE/EGI projekt (CERN, székhely: Genf, Svájc)