Noves fronteres per al futur de la navegabilitat a Internet

 La teoria dels sis graus s'inspira en l'obra del psicòleg nord-americà Stanley Milgram en què es demostrava empíricament que, parlant de relacions socials, el món és realment molt petit. Aquesta és una idea que avui dia tothom accepta, però quan va sorgir el concepte va representar tota una novetat. El 1929, l'escriptor hongarès Frigyes Karinthy establia el primer precedent sobre la filosofia dels «mons petits» en una curta història, Cadenes, on el món s'omplia de cadenes de connexió social entre la població mundial.

La principal contribució del treball publicat a Nature Physics és, doncs, establir el mecanisme general que permeti la navegabilitat a qualsevol escala en xarxes complexes -com ara Internet-, i que sigui operatiu «tant si la xarxa té 1000 nodes com mil milions» explica Marián Boguñà. Inspirant-se en models reals (xarxes socials, xarxes de connexions aèries entre aeroports), els investigadors obren ara una nova via per resoldre els problemes d'escalabilitat del protocols de cerca de camins entre les diferents parts d'Internet.

«L'objectiu final és intentar aplicar la idea de l'existència d'estructures mètriques ocultes que hi ha a les xarxes reals per poder-les aplicar per navegar per Internet; és a dir, en cada part del camí, intentar minimitzar les distàncies en aquestes estructures mètriques ocultes» explica Boguñà. Internet, xarxa altament dinàmica formada per altres xarxes, fa servir un determinat protocol de comunicació, el BGP (Border Gateway Protocol), que intercanvia informació d'encaminament entre sistemes autònoms. El sistema resol peticions de serveis d'enviament de paquets d'informació a través de xarxes d'ordinadors. El protocol ha d'estar completament actualitzat per poder funcionar, i ha de contenir informació global de la topologia. Tot això exigeix un procés de transmissió d'informació que resulta molt costós, i si la xarxa creix molt, el protocol triga molt a actualitzar-se. «Tots hem notat sovint que la xarxa no va bé, s'alenteix, i els fitxers que enviem o demanem no troben la seva destinació. Algunes parts de la xarxa no són accessibles perquè el protocol no és capaç de trobar-hi el camí: Internet també té matèria fosca. El sistema, en resum, no pot créixer més perquè no té més capacitat per trobar els camins. Això vol dir que si no fem canvis en el protocol actual BGP, Internet, en deu anys, es col·lapsarà».

Un dels principals problemes de l'arquitectura d'Internet és el fet que, a causa de la natura canviant de la mateixa xarxa, els seus protocols d'encaminament no són escalables: si la grandària del sistema creix molt, el rendiment disminueix. La proposta de l'equip investigador és intentar fer servir a Internet altres protocols d'encaminament o de redireccionament -des d'un origen a una destinació concreta- on no calgui fer aquestes actualitzacions dinàmiques. Aquest protocol seria estable, i es podria escalar a dimensions arbitràriament grans.

En l'article, els investigadors il·lustren la recerca amb l'exemple de la xarxa d'aeroports mundials. «L'efecte de distància afecta clarament les connexions entre aeroports; si estan molt lluny, la probabilitat de connexió és més baixa. Malgrat tot, altres factors també influeixen directament en el mapa de connexions. Les ciutats, és a dir, els nodes de la xarxa, són altament heterogènies i molt dispars entre si, cosa que pot relativitzar l'efecte de la distància: ciutats molt grans com ara Londres i Nova York estan directament connectades malgrat la distància que les separa, però difícilment trobarem una connexió directa entre l'aeroport de Reus i el d'Indianapolis» explica Boguñà. Si ens fixem en el cas de les xarxes socials -en la dels amics, per exemple-, el mecanisme de formació de connexions també segueix regles semblants. Tenim tendència a fer amistat amb persones que són com nosaltres des d'un punt de vista social, però això no exclou la possibilitat d'establir amistat amb gent més «llunyana», entre persones populars o molt amigables, per exemple.

El descobriment d'aquest nou mecanisme podria tenir aplicacions pràctiques en un ampli ventall d'àrees on les xarxes s'utilitzen com a models de sistemes complexos. «Un dels primers avantatges -explica Boguñà- és que podríem evitar aquest col·lapse que tothom preveu per a Internet. El mecanisme d'encaminament que definim a l'article és molt robust: no hi ha procés d'actualització, i si s'interromp alguna ruta, malgrat tot, el sistema té la capacitat de trobar rutes alternatives». La clau rau en el fet que els nodes no necessiten informació global del sistema, no s'utilitza la informació topològica i, per tant, els canvis no afecten l'eficiència del protocol. Per als autors, aquest nou model beneficiaria al màxim una xarxa de la complexitat d'Internet, on poden haver-hi pics de fins a set mil canvis per segon en la seva estructura.

La recerca ha rebut el finançament de la UB, de la Generalitat de Catalunya, de la Direcció General d'Educació Superior i del Programa Ramón y Cajal del Ministeri de Ciència i Innovació, i de Cisco Systems.