Ilya_3.jpg

TIVIA News: Tietotekniikan tutkimussäätiön 2018 väitöskirjapalkinto tietoliikenteen perustutkimukselle

Tietotekniikan tutkimussäätiö on myöntänyt Tietojenkäsittelytieteen seuran esityksestä vuoden 2018 väitöskirjapalkinnon tekniikan tohtori Ilya Nikolaevskiylle hänen Aalto-yliopiston tietotekniikan laitokselle tekemästään väitöskirjasta ”Scalability and Resiliency of Static Routing” (suom. ”Staattisen reitityksen skaalautuvuus ja joustavuus”).

Reititysprotokollia käytetään tietoliikenteessä reitittimien välillä reittien määrittelyyn ja reititystaulujen ylläpitoon. Kun tietoliikenteen reitti on jollakin tavalla selvitetty, reititin voi reitittää reititettävää protokollaa. Staattiset reitit ovat tietoliikenteelle määriteltyjä pääreittejä, joilla määritellään, mitä reittiä pitkin paketit siirretään lähteestä kohteeseen. Kun käytetään staattista reittiä, niin voidaan olla aina varmoja siitä, mitä kautta liikenne kulkee. 

Staattista reittiä voidaan käyttää hyödyksi myös silloin, kun reititin ei saa millään tavalla selville reittiä tiettyyn kohteeseen. Staattisella reitillä voidaan rakentaa hätävarayhdyskäytävä (gateway of last resort) sellaisille paketeille, joita reititin ei osaa reitittää. Tällöin kaikki paketit, joille ei osata päättää reittiä, lähetetään hätävarayhdyskäytävään ja toivotaan, että ko. reitin takaa löytyy sellainen reititin, joka tietää enemmän verkon topologiasta ja osaa toimittaa paketit perille.

Reititys on tiedonsiirron tärkeimpiä osatehtäviä. Kuinka lähettää viesti paikasta toiseen, läpi Internetin tai pienemmän tietoliikenneverkon, mahdollisimman tehokkaasti ja virheettömästi? Kun kysymykseen otetaan perustutkimuksellinen lähestymistapa, vastausta haetaan kahdessa vaiheessa. Ensin ongelma mallinnetaan jollakin sopivalla tarkkuudella niin, että oleellisimmat seikat tulevat otetuksi huomioon, kuten paikallisten tiedonsiirtovirheiden yleisyys ja tiedonsiirtoverkon koko ja rakenne. Lisäksi täsmennetään, millä tavalla tehokkuutta tarkkaan ottaen mitataan. Näin saadaan matemaattisella tarkkuudella määritelty ongelma. Toisessa vaiheessa ongelmaan etsitään ratkaisu eli reititysalgoritmi, joka valitsee välitettävälle viestille reitin.

Reititysalgoritmia kutsutaan staattiseksi, jos reitti on ennalta määrätty jo, kun reititys aloitetaan: reittejä ei muuteta verkon rakenteen tai tietoliikennemäärien mahdollisten muutosten mukaisesti. Vaikka reititysalgoritmien tutkimuksella ja soveltamisella on jo verrattain pitkä historia, ei yksinkertaisten, mutta tehokkaiden, staattisten reititysalgoritmien teoriaa ja sovellettavuuden rajoja vielä täysin ymmärretä. Aihe onkin ajankohtainen ja aktiivisen tutkimuksen kohteena maailmanlaajuisesti.

Nikolaevskiyn väitöskirja perehtyy staattisten reititysalgoritmien kahteen tärkeimpään suorituskykyominaisuuteen: skaalautuvuuteen ja joustavuuteen eli virheensietokykyyn. Työssä kehitetään staattinen erinomaisesti skaalautuva reititysalgoritmi. Lisäksi työssä piirretään tarkka kuva siitä, missä staattisten reitittäjien joustavuuden rajat kulkevat. Vaikka työ on ensisijaisesti alan perustutkimusta ja tulokset luonteeltaan teoreettisia, on tuloksilla heti nähtävissä merkittävä potentiaali myös käytännön toteutusten kannalta; on ilmeistä, että väitöskirjassa esitettyjä malleja ja niihin perustuvia algoritmeja tullaan ottamaan käyttöön ennen pitkää.

Nikolaevskiyn väitöskirja jatkaa korkeatasoisen tietoliikennetutkimuksen perinteitä Suomessa. Väitöskirjaprojekti on myös edustava esimerkki siitä, kuinka aihepiirin tutkimus houkuttelee lahjakkaita tutkijoita ulkomailta Suomeen.

Voittajatyön valvova ohjaaja, professori *Antti Ylä-Jääski* Aalto-yliopistosta kertoo tietotekniikan laitoksen olevan kansainvälisesti houkutteleva jatko-opiskelijoiden ja tutkijoiden keskuudessa. Laitokselta valmistuu joka vuosi yli 20 tohtoria, joista enemmistö on muuttanut ulkomailta Suomeen opiskelemaan; sekä Ilya Nikolaevskiy että väitöskirjan lähiohjaaja, nykyään Linköpingin yliopiston professorina toimiva *Andrei Gurtov*, ovat erinomaisia esimerkkejä kansainvälisen liikkuvuuden merkityksestä suomalaisessa tietoliikenteen tutkimuksessa.

Esimerkki 4-yhtenäisestä verkosta jossa kolmekaan yhtäaikaista virhettä (kaaren poistamista) ei tee verkosta epäyhtenäistä vaan jokaisesta solmusta (ympyrät) pääsee kaaria (mustat viivat) pitkin mihin tahansa toiseen solmuun. Värilliset nuolet näyttävät niin kutsutun reitityspuun: lähetettävä paketti reititetään yhtä väriä seuraten niin pitkälle kuin mahdollista, minkä jälkeen väriä vaihdetaan tietyn säännön mukaan; väitöstyössä annettaan algoritmi seuraavan värin valitsemiseen ja reitityspuiden rakentamiseen 4-yhtenäisille verkoille.

Tietojenkäsittelytieteen Seura ry

Tietojenkäsittelytieteen Seura ry perustettiin vuonna 1982 toimimaan tietojenkäsittelytieteen tutkijoiden ja alan tutkimustuloksista kiinnostuneiden henkilöiden yhdyssiteenä, sekä edistämään tietojenkäsittelytieteen tutkimusta, tutkimustulosten soveltamista ja tutkimuksesta tiedottamista. Seuran toiminta muodostuu useista valtakunnallisista SIG-verkostoista mm. ohjelmistosuunnittelu, ohjelmistotekniikka, tietotekniikan opetus, tietojärjestelmätiede, tietojärjestelmien käytettävyys ja liiketoiminnan ohjelmistojärjestelmätutkimus. Lisätietoja: puheenjohtaja(at)tkts.fi ”

IFIPin organisaatio koostuu 13 teknisestä komiteasta (TC), jotka jakautuvat yli sataan eri työryhmään (WG). Tekniset komiteat kattavat jatkumon teoreettisista tietotekniikan perusteista aina tietotekniikan yhteiskunnallisiin vaikutuksiin, joihin sisältyvät myös kehitysmaiden tietotekniikan kysymykset. TIVIA vastaa IFIP TC -komitean ja WC-työryhmien jäsenten esittämisestä ja nimeämisestä eri komiteoihin ja työryhmiin.

Tekniikan tohtori Ilya Nikolaevskiy, Vuoden 2018 väitöskirjapalkinnon voittaja