ISS-astronaut stuurt robot op aarde aan via 'ruimteprotocol' dtn

Een astronaut heeft vanuit het internationale ruimtestation ISS commando's naar een robot op aarde gestuurd. Daarbij werd het disruption-tolerant networking-protocol getest. Dtn moet op termijn het standaardprotocol worden voor 'interplanetair internet'.

De basis van het dtn-protocol is eind jaren negentig ontwikkeld door de NASA en Vint Cerf, een van de 'vaders van het internet'. Dtn moet dienen als een alternatief voor het tcp/ip-protocol bij het aansturen van satellieten, robots en ruimtevaartuigen. Ten opzichte van tcp/ip zou dtn wel geschikt zijn voor de aanzienlijke vertragingen bij het versturen van data over lange afstanden door de ruimte. Deze tolerantie in het protocol is mogelijk doordat elke node binnen een dtn-netwerk data tijdelijk opslaat totdat een pakketje veilig is afgeleverd bij de volgende node.

NASA hield de eerste proeven met dtn in november 2008. De ruimtevaartorganisatie wist afbeeldingen te ontvangen en versturen naar een ruimtevaartuig over een afstand van 32 miljoen kilometer. Inmiddels is door de NASA samen met de Europese ruimtevaartorganisatie ESA vanuit het ISS een nieuwe proef gehouden met het 'interplanetaire internetprotocol': astronaut Sunita Williams gebruikte vanuit het internationale ruimtestation een laptop om een Lego-robotvoertuig in Duitsland aan te sturen. Alle communicatie verliep via het dtn-protocol. Volgens NASA is de proef, waarbij werd gesimuleerd hoe een astronaut een rover op een planeet kan aansturen, geslaagd.

Op termijn willen NASA en ESA het dtn-protocol gaan inzetten in plaats van de huidige point-to-point-communicatie met satellieten, ruimtevaartuigen en robots. Zo zouden bijvoorbeeld de rovers die op het oppervlak van Mars rondrijden evenals de diverse satellieten die rond de rode planeet cirkelen in de toekomst via een centraal netwerk aangestuurd kunnen worden. Dit moet de betrouwbaarheid van de interplanetaire communicatie verbeteren.

Reacties (49)

De "lag" tussen de Aarde en Mars varieert, afhankelijk van de positie van beide planeten t.o.v. elkaar, van 9 tot 42 minuten. Dit als je er vanuit gaat dat het signaal heen en weer terug moet. http://www.physlink.com/education/askexperts/ae381.cfm

Wanneer de zon er tussen zit, denk ik echter niet dat er veel radiosignaal doorkomt.

[Reactie gewijzigd door Atomsk op 11 november 2012 15:06]

Hoe groot zou de vertraging zijn geweest die de astronaut uit het artikel ervaarde met het aansturen van de Lego-robot?

Als je er alleen vanuit gaat dat de afstand tussen het ISS en de aarde voor vertraging zorgt, wat volgens wikipedia tussen 330 en 410 km is (kon geen andere bron vinden) dan zou, als het ISS zich loodrecht boven de ontvanger zou bevinden de vertraging gelijk zijn aan:
(330 à 410)10³/c=0,0011 à 0,0014 seconde zijn.
Dus dat valt nog reuzen mee. Er zullen natuurlijk nog wel meer vertragingen in het signaal zitten en het ISS zal maar kort loodrecht boven de robot hangen. Dus deze tijd zal wel groter zijn geweest, maar nog steeds acceptabel voor menselijke begrippen om een robotje aan te kunnen sturen.

Vergis je niet, hoewel lag in een shooter pas merkbaar (of in elk geval, storend) wordt boven de 100 ms ofzo komt dat omdat de besturing van je poppetje zelf veel minder lag heeft (die hoeft immers niet over het netwerk). Als je een kunstarm ofzo aanstuurt, waarbij je hersenen "instantaan" feedback verwachten is enkele tientallen milliseconden vertraging al bloed-irritant. Ga maar eens spelen met een programmaatje dat kunstmatig je mouse pointer een klein beetje vertraging geeft, dat wordt verrassend snel merkbaar en storend (ongeveer hetzelfde treedt op bij de input-lag van een touchevscreen).

Wat exact is het verschil dan met wat ze bijv. met die Mars sondes doen? Daar komen toch ook afbeeldingen vanaf? Wij kunnen dat ding toch ook van afstand besturen?

Edit: Even mezelf beantwoorden; in het bbc artikel:

"Normally, the rover on the surface of Mars is commanded directly from Earth, or in some cases using spacecraft orbiting Mars as data relay satellites - but it's still considered single point-to-point communication," said Mr Nergaard.

"It's not built-up as a network. There are several rovers on the surface of Mars, many spacecraft orbiting Mars, but they are all seen as individual items.

"But the idea is that in the future rovers on Mars and spacecraft orbiting it will be treated as a network, so that you can send things to the network just as you send things using the internet on Earth.

"It will still be via radio waves, but over different frequencies, to allow you higher data rate communication than the ones used today."

[Reactie gewijzigd door lasharor op 11 november 2012 15:15]

Als ik het artikel lees gaat het over een betrouwbaardere aansturing vanuit of naar de ruimte dan wat tot nu mogelijk was. Niet dus dat het tot nu toe onmogelijk was.

Misschien leuk om te vermelden, bij de recentste Mars-landing (van Curiosity) waren er drie orbiters (eentje van Curiosity zelf, plus twee die "toevallig" in de buurt waren) die als relay konden dienen. Tijdens die landing moest dat nog speciaal opgezet worden, in de toekomst zou dat dus automatisch moeten gaan.

Toch altijd interessant hoe te lezen, dat een doorbraak is gemaakt in een ontwikkeling voor de ruimtevaart, en dan vervolgens:

om een Lego-robotvoertuig in Duitsland aan te sturen

.

Niet echt het eerste waar je aan denkt bij een test op dergelijke schaal.

Een LEGO-robot bouwen puur om even iets te testen kost wat, een paar honderd euro materiaal en een paar uur werk? Aangezien je het protocol wilt testen (de robot alleen dient om tegenaan te praten, maar verder boeit ie totaal niet) lijkt me dat handiger dan in een paar maanden tijd miljoenen erdoor te jagen om een "echte" robot te bouwen...
Bovendien, niks mis met LEGO; daar kun je echt wel een robot mee bouwen die complex genoeg is om "echt" mee te testen. Het schijnt trouwens dat er bedrijven zijn die (technisch) LEGO gebruiken voor het bouwen van proof-of-concepts van nieuwe ontwerpen; onder andere een of ander pijp-leg-schip waarbij de toren gestabiliseerd is (golfslag uitgedempt) is voor het eerst in LEGO gebouwd (om (de correcte werking van) het principe te demonstreren en budget voor een "echt" prototype te krijgen).

Ondanks dat ik helemaal met je eens bent dat Lego uitstekend geschikt is voor prototypes, is dit niet de reden hier. Voor NASA zijn de kosten voor een 'echte' robot of Lego namelijk gelijk, aangezien ze zelf genoeg robots klaar hebben liggen. Denk niet alleen aan de Mars rovers, maar ook hun humanoid Robonaut 2.

De echte reden waarvoor ze Lego gebruikt hebben is dat Lego en NASA in 2010 een 3-jarig partnership zijn aangegaan. Het ligt erg voor de hand dat dit naast educatieve doeleinden ook inhoudt dat NASA helpt om Lego af en toe positief in het nieuws te laten komen in ruil voor wat centen (wat NASA wel kan gebruiken).

Bron: http://www.nasa.gov/missi...le/behindscenes/lego.html

Niet alles is een complot !

Natuurlijk heeft de NASA her en der wel wat robot's "liggen" maar het is niet zo dat die allemaal maar even gebruikt kunnen worden.
Ook de NASA is opgedeeld in projecten en die robots horen bij bepaalde mensen en afdelingen. Die staan ook niet te springen om alles maar even uit te lenen.
Al die robots hebben vaak erg specifike eisen. Al was het maar dat je een bepaalde engineer nodig hebt die het ding voldoende kent om het te onderhouden (bij defecten) en aanpassen aan je nieuwe protocol.
Een robot op een schap is nou ook niet meteen een werkende robot. Denk aan begeleidende computers, omgeving, accu's enz.

Al dat gedoe kun je vermijden door een goedkoop, simpel proof-of-concept materiaal te gebruiken. Lego past daar prima bij en is daarom ook een voor de hand liggende keuze.

[Reactie gewijzigd door T-men op 12 november 2012 12:39]

Ik vindt het eigenlijk wel geniaal, met lego kan je veel meer testen dan met die hele duren industriële robots. Daarnaast kan je met lego mindstorms niet iemand zijn harses in slaan.

Serieus? Komop, de enige reden dat ze lego laten aansturen is omdat dit goed voor het nieuws is. PR. PR. En nog meer PR. Als ze het serieus zouden willen doen (en dat zullen ze ook ongetwijfeld hebben gedaan) dan laten ze gewoon een leuk datastroompje daarheen sturen en al dan niet gewijzigt lekker terug en kijken of er nog iets aparts opvalt. Hoezo de tijd van een (dure) astronaut verspillen om een stukje software aan te sturen die je ook gemakkelijk vanaf aarde kunt aansturen -_- Naja, bewijst weer eens dat astronauten niet in de ruimte worden gestuurd omdat het nodig is (voornamelijk) maar omdat ze anders geen geld van de overheden krijgen Serieus, kunnen we niet gewoon serieus accepteren dat ruimtevaard op lange termijn een nuttige ontwikkeling is en stoppen met dit hele poppenspel.

Edit: @robvanwijk: Ik zeg toch nergens dat ze uberhaupt een robot moesten aansturen hier op aarde? M'n punt is nou net dat het PR in z'n geheel is, 1 grote show, niet dat ze hetzelfde hadden moeten doen maar dan duurder ofzo. Zoals je zelf zegt boeit het end point totaal niet... dus waarom je zo'n heel verhaal afsteekt over het end point en dan ook nog eens naar +2 word gemod door iemand o.O

[Reactie gewijzigd door David Mulder op 11 november 2012 21:14]

NASA en ESA gebruiken lego mindstorms (in het verleden tenminste) nog wel eens voor de jeugdigere geïnteresseerden. Doet het ook wel leuk in het nieuws en er is opzich niks mis met lego als test unit

Veel NASA medewerkers waren vroeger ook vast dikke fan van lego

ben benieuwd of er mensen zijn die zoiets willen hacken (als het al eens kan)

In de netwerk-stack is op het niveau van TCP, IP en vermoedelijk DTN weinig te hacken aangezien ze niet gemoeid zijn met security. Iedereen weet hoe het werkt, maar dat maakt niks uit vanwege de hogere lagen die voorkomen dat er misbruik gemaakt kan worden.

Om je vraag te beantwoorden, ja, natuurlijk zijn er heel veel mensen en organisaties die het bijzonder interessant vinden om ruimte-communicatie te onderscheppen en beïnvloeden, maar daar heeft DTN niks mee te maken.

@jeroen

Dus ip spoofing, dns injection etc etc vallen volgens jouw buiten de stack? Ipv6 doet ook al een hoop meer aan security, en ik mag aannemen dat in dit protocol ook security is opgenomen.

[Reactie gewijzigd door PuzzleSolver op 11 november 2012 18:02]

DNS hoort in elk geval niet bij de TCP/IP stack. Dat is een protocol dat er los van staat.

DNS is een layer 4 application protocol in de tcp/ip stack.

Nouja, ik bedoel meer te zeggen dat als je DNS hebt gehackt, dan je dan niet ook eigenlijk automatisch TCP/IP gehackt hebt. Dat is vgs mij een beetje waar de oorspronkelijke opmerking over ging.

[Reactie gewijzigd door _Thanatos_ op 12 november 2012 20:36]

Security is en blijft minimaal in deze laag. Naar mijn weten is het vooral de applicatielaag die hier verantwoordelijk voor is. De andere lagen zorgen er vooral voor dat communicatie mogelijk is en een beetje degelijk verloopt.

Nou ik denk dat security by design best mag in zo'n cruciaal protocol...

Lijkt me overigens wel een uitdaging om een soort van reverse check in te bouwen...

Deze tolerantie in het protocol is mogelijk doordat elke node binnen een dtn-netwerk data tijdelijk opslaat totdat een pakketje veilig is afgeleverd bij de volgende node.

Een DoS-aanval zou niet zo moeilijk moeten zijn; die dingen hebben natuurlijk zo min mogelijk geheugen en een ping die in de uren loopt (pakketjes worden zo te zien pas weggegooid door de verzender zodra ontvangst bevestigd is), dus die buffers volledig vullen zal zo moeilijk niet zijn. Van de andere kant, inbreken op een satelliet is waarschijnlijk best lastig (physical access kun je alvast vergeten ) en de node(s) hier op Aarde kan NASA natuurlijk op een veel hoger niveau beveiligen om onbevoegden buiten te houden.

Als ik het heel simpel lees is het redelijk makkelijk te hacken.

Hetzelde als tcp/ip. Immers moet je zorgen dat je een paketje onderschept. Omdat de tijd van verzende (latency) lang is heb je daar dus kans. en kan je mits je snel genoeg bent het pakketje lezen en mogelijk zelfs aanpassen.

Mocht je alleen willen lezen heb je ook vrij veel tijd en mogelijk kan je simuleren dat een pakket niet is aangekomen waardoor deze lang op de node blijft. En deze dus lang leesbaar kan zijn. Maar ook het hele netwerk onderuit haalt omdat er te veel data achter blijft.

Nu bedenk ik me dat na 2 seconden het stukje lezen, dus er zal wel goed over na gedacht worden om het veiliger te maken. Maar de risico's zijn wel op te noemen.

Ik begrijp het toch niet helemaal:

Deze tolerantie in het protocol is mogelijk doordat elke node binnen een dtn-netwerk data tijdelijk opslaat totdat een pakketje veilig is afgeleverd bij de volgende node.

Over welke nodes gaat het dan waar dit nodig is? Het is niet dat her 10 nodes (sattelieten) tussen hier en Mars hangen waar je data langs moet. Het is toch gewoon aarde > satteliet > (satteliet rond mars?) > marsrover.

Bovendien: hoe weet je of de data correct is afgeleverd? Een bericht terugzenden levert alleen maar meer lag op...

Het zal wel an mij liggen

http://tools.ietf.org/html/rfc4838

Het is ook een standaard voor interplanetair internet. Natuurlijk is het nu allemaal nog niet direct nodig, maar deze standaard moet wel op de toekomst gericht zijn.

Het idee is dat als we eenmaal andere planeten koloniseren we tussen al deze verschillende planeten internet kunnen hebben. In zo'n netwerk zullen er natuurlijk veel meer nodes zijn(planeten, satalieten, ruimtestations), daarop is dit protocol gericht. Voor een verbinding tussen het ISS en de aarde is het inderdaad zwaar overdreven.

Het huidige TCP (waarbij nodes dus geen pakketten vasthouden, alleen de host/server en de client doen dit) worden er ook ACK's, of acknowledgements gestuurd. Om lag te minimaliseren worden deze teruggestuurd samen met pakketten die ook andere data bevatten. Ik neem aan dat hier iets soortgelijks zal gebeuren. Echter mist het TCP protocol dat data door nodes wordt onthouden. Als de satelliet rond de aarde het pakket goed ontvangt, en vervolgens er tussen satelliet en aarde iets mis gaat wil je niet aan de Mars rover een nieuw pakket vragen, dat pakket wil je van de satelliet rond de aarde krijgen.

Voor zover ik het begrijp:
Met point-to-point gaat het precies zoals je beschrijft, maar is er een enkele keten gedefinieerd waarover de data gaat. Gegevens van de Rover gaan naar één specifieke node, die het weer doorgeeft aan één specifieke volgende node, totdat de vooraf gedefinieerde ketting is afgelegd.

Met het nieuwe dtn-protocol kan de Rover zijn gegevens naar elke willekeurige node sturen die beschikbaar is en hoeft het niet over het vooraf gedefinieerde (vaste) pad.
Dit maakt het geheel een stuk flexibeler en potentieel ook sneller.

Verspilde moeite.. Laten ze die centen steken in onderzoek naar communicatie op basis van quantum verstrengeling. Dan heb je ook geen lag.

Helaas ben je nog steeds gebonden aan de relativistische snelheidslimiet. Dus lag zit er dan over zulke grote afstanden als naar Mars, nog steeds in. Data verlies is een ander verhaal.

However, quantum entanglement does not enable matter to convey genuine information beyond the relativistic speed limit of normal spacetime.
Bron

Grappig, doet me erg aan FidoNet denken http://en.wikipedia.org/wiki/FidoNet
Dat was voor email elektronische berichten een leuke manier om berichten de aarde over te sturen via het 'store and foreward' mechanisme wat hier ook toegepast wordt.
1) History repeating itself
2) Ik ben nu officiëel oud

[Reactie gewijzigd door franssie op 12 november 2012 00:07]

Ik begrijp niet waarom ze niet gewoon het bewezen IPoAC gebruiken...

Omdat postduiven niet in de ruimte kunnen vliegen. Duh!

Of toch niet al te lang

Reactie astronaut:
"Fucking lag."

haha ja ze hadden misschien wel potje tf2 kunnen laten spelen op dat protocol, als dat uberhaupt erop werkt

Zodra de eerste gamers in de ruimte verblijven zal het 'tcp/ip over dtn' protocol waarschijnlijk een enorme opmars maken

gamers in space? met een lag van 9 min zijn ze snel weer op aarde denk ik...

verder als een turn based game zal je niet komen en je kan koffie zetten en opdrinken al wachtende op de zet van je tegenspeler...

ach, dingen als schaken en civilization zullen waarschijnlijk prima werken


En nu ik dat bedenk zie ik een astronout civ spelen in het ISS op een massive heads up display.......

[Reactie gewijzigd door terror538 op 12 november 2012 14:44]

We staan nog niet op Mars, maar als we er zijn, hebben we tenminst internet.

Way to prioritize.

Kunnen we tenminste tweeten als we gaan poepen op mars.

Nou ja internet... je kunt e-mailen, een beetje fatsoenlijk browsen zit er niet in vanwage lag.

Misschien dat de hoge vraag (net als hier) meer onderzoek en investering afdwingt en zo mogelijk maakt.

Je zit al vrij snel op het limiet van wat draadloos mogelijk is. Volgens mij blijf je over zo'n afstand altijd wel een lag houden. Is makkelijk uit te rekenen. Misschien dan maar een data centrum op mars van Google?

Het is opzich wel handig dat als je op Mars bent (of ergens anders) dat je de communicatie goed geregeld hebt toch?