Netz-Traffic spiegelt Erdbeben wider

Auf den ersten Blick mögen Erdbeben mit dem Internet absolut nichts gemeinsam haben, doch japanische Wissenschaftler haben nun festgestellt, dass der Datenverkehr im Internet mit Charakteristika von Erdbeben vergleichbar ist.

Seismologen und Physiker studieren seit langem die Bewegungen der tektonischen Platten mit der Hoffnung, Erdbeben in Zukunft besser vorhersagen zu können. Währenddessen untersuchen auch Computerwissenschaftler die Struktur des Netzes und die Auf- und Ab-Bewegungen des Traffics, um den Datenverkehr künftig beschleunigen zu können.

Eine Veränderung beeinflusst gesamtes System
Komplexe, sich selbst organisierende Systeme haben bestimmte Eigenschaften gemeinsam. Die Systeme haben eine große Anzahl von einzelnen Elementen, die nicht nur nahe gelegene Elemente beeinflussen, sondern alle Elemente eines Systems. Dieses Verhalten lässt sich nur schwer bis gar nicht vorhersagen.

Tsukuba-Universität

Auftreten plötzlicher, kurzer Internetquakes

Die Forscher der Tsukuba- und Nihon-Universität in Japan haben festgestellt, dass das Verhalten der verschickten Pakete im Internet auf den gleichen mathematischen Grundlagen beruht wie das der Risse in der Erdkruste.

Um die Zusammenhänge zu ergründen, haben die Wissenschaftler eine Reihe von Signalen von einem Rechner an eine Website und wieder zurück geschickt. Die Pings wurden im Sekundentakt abgesetzt und wanderten über zehn verschiedene Router, bevor sie den Ziel-Computer erreichten. Indem sie die Zeit eines so genannten "Round Trips" maßen, konnten die Forscher die jeweilige Auslastung des Internets feststellen.

Das Ergebnis zeigte, dass das Internet, wie auch das Netzwerk der Risse der Erde, immer wieder plötzliche und drastische Engpässe, so genannte "Internetquakes" aufwies.

Es stellte sich heraus, dass das Internet ständig zwischen zwei verschiedenen Zeitspannen wechselt. Länger andauernde Events sind User-Sessions, die ungefähr eine Stunde anhielten. Die kurzen "Beben" dauerten in der Regel gerade einmal eine Zehntelsekunde.

Dieses zweistufige Timing ähnelt der seismischen Aktivität. Risse bauen über eine Zeitspanne von mehreren Jahren Energie auf und lassen sie schließlich in wenigen Sekunden als Erdbeben ab.

Häufigkeit steht in Relation zur Stärke
So konnte das Gutenberg-Richter-Gesetz auf die Erscheinungen im Internet angewandt werden. Dieses Gesetz besagt, dass die Häufigkeit von Erdbeben in Relation zur Stärke der Beben steht. Und auch Internet-Beben folgen diesem mathematischen Modell, indem die Round-Trip-Time, die die Stärke eines Bebens darstellt, mit der Frequenz der Online-Beben in Beziehung steht.

Net traffic mimics earthquakes

Soll helfen Engpässe vorherzusagen

Das Experiment konnte weiters das Omori-Gesetz auf Internet-Beben umlegen. Es beschreibt das zeitliche Auftreten von Nachbeben und lässt sich auch auf den Zeitpunkt von Börsen-Crashes übertragen. Man glaubt, dass sich das Omori-Gesetz auf alle komplexen Systeme anwenden lässt.

Mit ihrer Arbeit wollen die Forscher die Robustheit des Internet-Verkehrs überwachen und mögliche Rückschlüsse auf das Auftreten von plötzlichen Engpässen und Crashes ziehen. Möglicherweise lassen sich durch die genauere Beobachtung der Online-Beben künftig Engpässe des Systems vermeiden.

In ferner Zukunft will man überraschende Erscheinungen wie Erdbeben, Netzausfälle und Finanzcrashes besser vorhersagen können. Doch selbst die Forscher erwarten frühestens in zehn Jahren genauere Ergebnisse.

Auch, ob die Forscher damit wirklich den richtigen Weg einschlagen und Datenverkehr und Erdbeben den gleichen mathematischen Gesetzen folgen, bleibt fraglich. Die Schlussfolgerungen sind noch zu allgemein, und vor allem überzeugende Beweise fehlen bisher.