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Junge Forschung

Das Internet soll neue Wege finden

Der Kärntner Daniel Posch hat überprüft, ob es mit einer neuen Technologie leichter und schneller geht, Videos im Internet zu streamen.
Der Kärntner Daniel Posch hat überprüft, ob es mit einer neuen Technologie leichter und schneller geht, Videos im Internet zu streamen.(c) Gert Eggenberger
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Für den Informatiker Daniel Posch ist die Architektur des heutigen Internets nicht zeitgemäß: Seine Arbeit zeigt, wie man große Datenmengen effizienter übertragen kann.

Wie war das, als vor 20 Jahren das Internet in die Haushalte kam: „Das Internet wurde über das Telefonnetz realisiert, weil das schon da war“, sagt Daniel Posch, Informatiker der Uni Klagenfurt. Inzwischen laufen jedoch Telefonate meist über das Internet. Dessen Anforderungen haben sich verändert, seit die Grundlagen in den 1970ern entwickelt wurden. Das ursprüngliche Ziel war, teure Geräte wie Drucker für mehrere Leute zugänglich zu machen. „Wir nutzen heute eine Internetarchitektur, die nicht primär für den Austausch von großen Datenmengen ausgelegt ist“, sagt Posch, der kürzlich seine Dissertation der Informationstechnologie bei Hermann Hellwagner fertiggestellt hat.

Heute werden bis zu 70 Prozent der Kapazität des Internets für Datenübertragungen im Echtzeit-Entertainment verwendet: also für Übertragungen von Videos, Bildern und Musik auf Plattformen wie Netflix, Amazon, YouTube oder Facebook. „Die bestehende Internetarchitektur ist für diese Zwecke unpassend, da Inhalte an Orte gebunden werden und Kommunikation immer nur zwischen zwei Rechnern stattfindet“, erklärt Posch. Wenn ein Nutzer ein Video von Amazon streamen möchte, wird er mit einem bestimmten Server in einem der Datenzentren verbunden, der womöglich weit entfernt liegt.

 

Statt Orten stehen Daten im Zentrum

Die Internetarchitektur, an der Posch forscht, nutzt als Kommunikationsgrundlage nicht Orte, also Rechner, an denen die Daten vorhanden sind, sondern die Daten selbst, die übertragen werden sollen. Dies nennt sich Information-Centric Network (ICN) und entkoppelt Information und Ort. In Zukunft könnte es also sein, dass, sobald man ein Video ansehen möchte, nicht Netflix- oder Amazon-Server angesprochen werden, sondern das Netzwerk selbstständig nach den gewünschten Daten sucht und sie auf kürzest möglichem Weg zum Nutzer schickt. „Vielleicht hat ja Ihr Nachbar vor einigen Minuten das Video angesehen, dann kann die neue Internetarchitektur auf die zwischengespeicherten Daten zugreifen, anstatt den weiten Weg zu Servern in Amerika oder Europa zu wählen“, erklärt Posch. Dass es für den Ansatz auch neue Modelle für die Datensicherheit geben muss, ist klar. „Mit digitalen Signaturen könnte man sicherstellen, dass die Daten, die der Nachbar sendet, auch wirklich die sind, die man selbst angefordert hat.“

Posch erforschte in theoretischen Berechnungen, ob bereits existierende Prototypen eines ICN die hohen Erwartungen erfüllen, wenn es um das Übertragen von Videos geht. „Wir haben die Datenübertragung in einem ICN mathematisch modelliert, um zu zeigen, wie effizient ein solches Netzwerk arbeiten kann.“ Anschließend wurde der errechnete Wert mit Ergebnissen der vorhandenen Prototypen in der Praxis verglichen. „Zwischen Theorie und Praxis gab es eine Diskrepanz. Die optimale Effizienz konnte in den Simulationen mit den Prototypen nicht erreicht werden“, erzählt Posch.

Durch intensive Anpassungen und neue Entwicklungen konnte die Performance jedoch verbessert werden. Wenn man die Daten von vielen verschiedenen Quellen erhalten kann, muss das Netzwerk entscheiden, welche Quellen es wählt und welche Wege es einschlägt, um die Datenpakete zu liefern. „Es gibt nie den einen bestmöglichen Weg, sondern immer eine Auswahl an guten Pfaden“, so Posch.

 

Stau in der Leitung umgehen

Sein Team konnte sogar aktuelle Überlastungen und Ausfälle von Datenleitungen in die Berechnungen einbeziehen. Ähnlich wie bei Navigationssystemen, die Staumeldungen und Informationen über gesperrte Straßen in ihre Routenplanung integrieren, muss dies auch im Internet geschehen. „Und wir können die unterschiedlichen Anforderungen, die etwa Internettelefonie und Datentransfers haben, bei der Auswahl der Pfade berücksichtigen.“ Bei Telefonaten wird weniger Bandbreite benötigt, dafür ist es wichtig, keine Verzögerung zwischen den Gesprächspartnern entstehen zu lassen. Große Datentransfers können hingegen mit Verzögerungen einzelner Pakete umgehen, es sollte aber Platz für große Mengen an Bits und Bytes in den Leitungen vorhanden sein.

Elf Publikationen in teils hochrangigen Fachjournalen sind aus diesen Forschungen bereits hervorgegangen. Nach der Dissertation wird Posch in die Industrie gehen. Dort wird er nicht mehr an informationszentrierten Internetarchitekturen forschen, sondern an der Entwicklung von intelligenten Stromnetzen in Kärnten teilhaben.

ZUR PERSON

Daniel Posch wurde 1989 in Klagenfurt geboren und studierte hier Informatik. In seiner Dissertation überprüfte er, wie man das Internet revolutionieren könnte: Datenübertragungen sollten kürzere Wege nehmen. In seiner Freizeit geht Posch gern rennradfahren, mountainbiken und im Wörthersee schwimmen. Zuhause verbringt er seine Zeit oft mit Musikhören und am Computer: Für Games hat er allerdings nicht mehr so viel Zeit wie früher.

Alle Beiträge unter:diepresse.com/jungeforschung

("Die Presse", Print-Ausgabe, 18.03.2017)