Datakommunikation

PER GUNNINGBERG

Förordnad den 31 augusti att från den 1 september 1999 vara professor i datakommunikation vid Uppsala universitet. Han installeras i sitt ämbete den 5 maj 2000.

Människor har alltid kommunicerat med varandra, i historiens början via tal- och kroppsspråk och numera också via telekommunikationsutrustning. Olika hjälpmedel för överföring av information som täcker både tid och rum har under årens gång utvecklats. Det skrivna ordet är ett hjälpmedel för att bevara kunskapen i tiden. För avstånd längre än vad det vanliga samtalet når används allt från röksignaler till elektronisk post. Människan har också utvecklat olika språk och koder för informationsöverföring, som bildspråk, tal, alfabetisk skrift, oh morsealfabet. På samma sätt har vi under datorernas korta era utvecklat språk och regler för kommunikation datorer emellan. Dessa språk och regler kallas för protokoll. Flera protokoll används samtidigt för att överföra data från en tillämpningsprocess på en dator till motsvarande processer på andra datorer. Protokollen är till för att på ett effektivt sätt dela på ett gemensamt medium, t ex en fiberoptisk kabel. De ska också hantera överföringsfel, reglera sändningstakten hos sändaren till den takt mottagaren och nätet klarar av samt överbrygga olika datorers sätt att koda och nå information. Internet är vårt mest kända datakommunikationsnät.

Det som allmänt kallas Internet idag är den information som nås via en webläsare. Det finns ett flertal protokoll bakom webfasaden som transporterar data från en server till webläsaren. Dessa protokoll forskades fram på universiteten i främst USA under 1970- och 80-talen. Den lättillgänglighet och snabba åtkomst till all sorts information som Internet ger förändrar i en snabb takt informationssamhället.

Det som främst skiljer Internet från telefonnätet är att data i Internet delas upp och transporteras i form av paket med mottagarens datoradress i pakethuvudet. Dessa paket skickas iväg ett och ett av datorn och hanteras i nätet ungefär på samma sätt som vanliga brev i vårt postsystem. I telefoni skickas istället ljudinformationen som en kontinuerlig ström av bitar från den ena telefonen till den andra via en uppkopplad bestämd rutt. Telefonnätet kan bära Internettrafik, t ex via modem, och paketbaserade nät kan bära telefontrafik, t ex via Internetprotokollen. Paketbaserade nät är effektivare och mer flexibla än telefonsystemet som är anpassat för en enda tillämpning. Webtrafik, telefoni, multimedia, radio och TV kan dela på ett gemensamt datakommunikationsnät, och trots detta ge en kvalitet som motsvarar eller överträffar den som dagens separata distributionsnät tillhandahåller.

Forskningen inom datakommunikation drivs av nya tillämpningar och av ny teknologi. Ett exempel är elektronisk handel som behöver nya protokoll för betalningshantering och säkerhet. Ett annat är bredbandsradio som behöver nya protokoll för att på bästa sätt utnyttja radiokanalens karakteristik. Viktiga protokollegenskaper är skalbarhet, korrekthet, och effektivitet i utnyttjande av växlar, länkar och datorresurser. Med skalbarhet menas att protokollen ska fungera lika väl för två som för miljontals samtidiga användare. När man konstruerar nya protokoll måste man visa att de är korrekta, dvs visa att de inte har inre felaktigheter.

Min och mina kollegers forskning rör i huvudsak prestandafrågor och effektivitetsutnyttjande av anslutna datorer. Vi har utvecklat olika mätmetoder för att mäta prestanda från en tillämpning till motsvarande tillämpning på en annan datorer. En svårighet är att mätningar påverkar systemet och därmed kan ge felaktiga resultat. En annan är att kunna förutsäga tillämpningens prestanda utifrån uppmätta värden på flöde, fördröjningar och paketförluster.

I nät med hög överföringskapacitet finns prestandaflaskhalsen oftast i de anslutna datorerna. Datorernas kapacitet att ta hand om paketen har inte ökat lika snabbt som nätens förmåga att transportera dem. Våra viktigaste internationella forskningsbidrag är nya metoder för att implementera protokoll som tar bort eller vidgar flaskhalsen. Vi var först i världen med att utvärdera parallellhantering av paket på multiprocessorer för att öka kapaciteten. Vi har visat var prestandagränserna går för så kallad "Integrated Layer Processing". De bestäms ytterst av datorernas åtkomsttid till data i register, cache-minne samt primärminne och minnenas relativa storlek. Hanteringen av primärminnet och placering av data är en av de viktigaste uppgifterna för datorers operativsystem. Existerande operativsystem är ursprungligen optimerade för beräkningar och för delning av centralprocessorn mellan flera användare. I vår forskning studerar vi operativsystemfunktioner vars främsta uppgift istället är kommunikation.

På senare år har den radiobaserade datakommunikationen stått i centrum för vår forskning. Visionen är att ge användaren motsvarande rörlighet som mobiltelefonen har medfört, men med bibehållen kvalitet och prestanda som det trådanslutna nätet idag ger. Som vi alla känner till störs radiovågor av fysiska objekt (berg, hus, etc), av andra radiokanaler och av elektriska apparater. Vi forskar på protokoll och tjänster som kompenserar för radions brister och nya protokoll för tillämpningar som utnyttjar mobiliteten.

I framtiden kommer datorer att bli så vanliga i våra kontorsmaskiner, hemapparater och bärbara prylar att vi inte kommer att reflektera över dem. Alla datorer kommer att kunna kommunicera med varandra och vara "uppkopplade mot Internet". Framtida forskning behövs bland annat för att alla dessa datorer på ett säkert sätt ska kunna hitta varandra och de tjänster som de erbjuder samt hur de underhålls via nätet. I Sverige finns flera internationellt ledande internetföretag som har visat stort intresse för vår forskning.

Per Gunningberg

Professuren i datakommunikation är nyinrättad.

Biografiska uppgifter

Per Gunningberg är född den 23 januari 1953 i Ludvika. Föräldrar: Gösta Gunningberg och Valda Gunningberg, född Jansson.

Avgångsbetyg från Rudbeckianska skolan i Västerås, 1972 och inskriven vid Uppsala universitet s.å. Civ. Ing (tekn fysik) 1978, Master of Science in Computer Science, University of California Los Angeles, USA, 1981, Tekn. Dr 1983 och docent i datorteknik, 1988 vid Uppsala universitet.

Fulbrightstipendiat vid University of California Los Angeles, USA, 1980-91, Assistent Professor sammastädes 1984-1985, forskare och forskningsledare vid Swedish Institute of Computer Science 1985 - 1995, högskolelektor i datorteknik vid Uppsala universitet 1995 - 1999.

Gift med Lena Gunningberg, född Johansson. Barn: Sara (f. 1983) och Jonas (f. 1986).

Urval av Per Gunningbergs tryckta skrifter

Avizienis, A., Gunningberg, P., Kelly, J.P.J., Strigini, L., Traverse, P., Tso, K-S. & Voges, U. “The UCLA DEDIX System: Distributed Testbed for Multiple Version Software”, Digest of 15:th Annual Conference on Fault-Tolerant Computing, Ann Arbor, Michigan 1985.

Gunningberg, P, ”Fel kan undvikas men inte uteslutas”, Industriell Datateknik, Nr 8, maj 1987.

Nordmark, E. & Gunningberg, P., “SPIMS: A tool for protocol implementation performance measurements”, 13:th Conference on Local Computer Networks, Minneapolis, Minnesota, 10-12 October, 1988.

Gunningberg, P., Björkman, M., Nordmark E., Pink, S., Sjödin, P. & Strömqvist, J-E., “Application Protocols and Performance Benchmarks” IEEE Communications Magazine, No. 6, Special issue on protocols for high-speed networks, June 1989.

Murphy, S. C., Gunningberg, P. & Kelly, J.P.J., “Experiences with Estelle, LOTOS & SDL: A Protocol Implementation Experiment”. North-Holland Journal on Computer Networks & ISDN Systems, No 22, August 1991.

Pehrson, B., Gunningberg, P. & Pink, S., “Distributed Multimedia Applications on Gigabit Networks”, IEEE Networks Magazine, January 1992.

Björkman, M. & Gunningberg, P., “Locking Effects in Multiprocessor Implementation of Protocols”. Computer Communication Review, ACM SIGCOMM'93 , No 4, 1993 och Journal for High Speed Networks, No 2, Vol. 3, 1994.

Moldeklev, K. & Gunningberg, P., “How a big ATM MTU causes deadlocks in TCP data transfers”, ACM /IEEE Transaction on Networking, Vol. 3, No 4, August 1995.

Ahlgren, B., Gunningberg, P. & Moldeklev, K., “Increasing Communication Performance with a Minimal-Copy Data Path Supporting ILP and ALF, Journal for High Speed Networks, 15(2), 1996.

Ahlgren, B., Björkman, M. & Gunningberg, P. “Integrated layering can be hazardous to your performance”, IFIP Workshop on Protocols for High Speed Networks V, Sophia-Antipolis, France, October 1996.

Gunningberg, P. & Schiller, J., “Advanced Traffic Shaping Combined with Efficient DMA Transfer”, In High-Performance Networks for Multimedia Applications, Ed. Danthine/Spaniol/Effelsberg, Kluwer Academic Publishers, October 1998.

Ahlgren, B., Björkman, M., & Gunningberg, P., “The Applicability of Integrated Layer Processing”, IEEE Journal for Selected Areas in Communication, April, 1998.

Björkman, M., & Gunningberg, P., “Performance Modelling of Multiprocessor Implementation of Protocols”, IEEE/ACM Transaction of Networking, June 1998.

Bryhni, H., Gunningberg, P., Klovning, E., Kure, O. & Schiller, J., “Co-Scheduling of Traffic Shaping and DMA Transfer in a High Performance Network Adapter”, Lämnad för tryckning till North-Holland Journal on Computer Networks, (2000).