Named Data Networking: NDN soll das Internet revolutionieren

Der Übergang von IPv4 auf IPv6 ist noch in vollem Gange, da wird schon intensiv an den Konzepten und Techniken gearbeitet, die das Internet auf Dauer leistungsfähig halten sollen. Diese Überlegungen werden nicht nur in Forschungseinrichtungen und großen Konzernen wie Google angestellt, sondern auch von staatlichen Stellen organisiert.

So hat die EU zum Beispiel das Future Internet Projekt organisiert. Die US-amerikanische National Science Foundation verfolgt mit dem Future Internet Architecture Project ähnliche Ansätze. Zu den anfangs vier, nun fünf Projekten unter dem Dach des FIA zählt auch das Projekt "Named Data Networking" (NDN), dessen Grundzüge in diesem Artikel erklärt werden sollen.

In diesem Projekt arbeiten so renommierte Forscher wie Van Jacobson, der maßgeblich an der Entwicklung von TCP/IP beteiligt gewesen ist, an einer Ablösung von IP als zentrale Stelle (small waist) im Netzwerk-Stack, durch die jeder Datenaustausch hindurch muss. Der Grund für die angestrebte Ablösung ist dabei nicht eine grundsätzliche Fehlerhaftigkeit der IP-Familie. Vielmehr argumentieren die NDN-Forscher, dass IP eine gute Lösung ist - jedoch nicht für die Probleme und Anforderungen des modernen Internets.

Die Schwächen von IP

Auch wenn IPv6 mit seinem deutlich erweiterten Adressraum und einer Vielzahl von kleineren und größeren Optimierungen in verwandten Protokollen sicherlich ein wichtiger Schritt hin zu einem Netz der Zukunft ist, folgt es doch im Kern den Konzepten, die IPv4 schon in den 70er Jahren entwickelte. Kommunikationsendpunkte, wie Embedded Systems, Smartphones und Server erhalten IP-Adressen. Die Kommunikation selbst geschieht dann durch Versenden von Paketen, die mit Anfangs- und End-Adresse markiert sind und die Nutzdaten enthalten.

Anfragen richten sich damit an Endgeräte (Hosts), also die Orte, wo die Daten gelagert sind, und nicht an die Daten selbst. So führt die Anfrage nach der Ressource https://www.golem.de/doku.pdf auf der Netzwerk-Ebene zu einem Paket, das - nach einer DNS-Abfrage - an die IP-Adresse des zugehörigen Hosts gerichtet ist. IP basiert also auf der Nutzung von Orts-Identifikationen, nicht auf der direkten Adressierung von Daten oder Dokumenten. Leser, die sich hier an die Unterscheidung von URL und URI erinnert fühlen, können ihrer Erinnerung trauen.

Wenn wir dies etwas abstrakter ausdrücken, dann bedeutet es, dass IP von einem Netzwerk ausgeht, das die - meist länger andauernde - Kommunikation zwischen zwei Partnern ermöglichen soll (Communication Network). Überwiegend wird das Internet heute jedoch anders verwendet: Statt einer längeren Unterredung mit einem festen Partner (Point-To-Point) wird nur die Bereitstellung gewisser Daten, etwa Webseiten, Video-Streams etc. gewünscht.

Das Internet ähnelt damit mehr einem Distribution Network, das eine Verallgemeinerung eines Communication Networks ist. In einem Distribution Network herrschen Point-To-Multipoint-Anfragen und sehr variable Zeitdauern des Datenaustauschs vor. Bekannte Beispiele sind Video-Portale, das Torrent-Netzwerk oder Content Delivery Networks. Die Bedeutung dieser Systeme wird von den NDN-Forschern gerne auch als Beleg für die korrekte Einstufung des Internets als Distribution Network gesehen.