پیش از ساخت شبکه خانگی یا مؤلفه های آن، ابتدا باید خانه و انتظارات ساکنین آن را شناسایی نمود.
پدیدآورندگان معماری اولیه اینترنت، شبکه ای از شبکه ها را در ذهن داشتند که به وسیله یک سری از پروتکل ها، شبکه های متفاوت و متنوع سراسر جهان را به هم متصل می نمود. این ایده بسیار موفق بود و اینترنت پا را از حوزه های دولت و بنگاه های تجاری که برای آن ساخته شده بود فراتر نهاد و اکنون از مکان های عمومی تا عبادت گاه ها و از روستاهای آفریقای سیاه تا فضا گسترش یافته است.در جهان صنعتی غرب ایجاد شبکه های خانگی رشدی سریع داشته است. به عنوان مثال در سال 2009، 63 درصد خانه های ایالات متحده اتصال اینترنت باند پهن داشتند و بیش از 50 درصد آنها دارای یک شبکه خانگی - یعنی چندین کامپیوتر که از طریق شبکه ای بی سیم یا باسیم، اتصال اینترنت باند پهن را به اشتراک می گذارند - بودند. این شبکه ها بخشی از اینترنت جهانی هستند و مانند دولت ها، بنگاه های تجاری و سایر شبکه ها در آن شرکت دارند. روز به روز به درصد گروه های خانگی در شبکه جهانی افزوده می شود.
با این معیارها شبکه خانگی یک موفقیت به حساب می آید. ایجاد این شبکه ها مزایای بالقوه متعددی دارد زیرا درهای خانه را به روی سرویس های تجاری جدید در حوزه های سرگرمی، آموزش، بهداشت و ارتباطات باز می کند. این کاربردها اثرات مثبتی بر تداوم پذیری (از جمله از طریق دورکاری)، دسترسی عمومی به خدمات دولتی و مراقبت بهتر از سالمندان در خانه های خودشان دارند. تمامی این کاربردها به ایجاد شبکه هایی ایمن، قابل مدیریت و مقرون به صرفه در داخل خانه ها بستگی دارند.
به عنوان نقطه آغاز حل مشکلات، به عوامل زیربنایی مختلف مؤثر بر آنها می پردازیم. این عوامل در جنبه های فنی پروتکل ها و معماری اینترنت، جنبه های انسانی مربوط صاحبان خانه و محیط خانه و عوامل اقتصادی و تجاری محدود کننده کارآیی راه حل های این بازار پر سود ریشه دارند. این تنوع عوامل نشان می دهد که امروز مشکلات شبکه های خانگی نه تنها مسایل فنی اند و نه اختصاصاً مشکلاتی که بتوانند با آموزش و رابط های کاربری بهتر حل شوند. بعید است که با هدف قرار دادن هر یک از این دو مجموعه مسایل به تنهایی، خواه با طراحی یک رابط کاربری برای فناوری های موجود و خواه با طراحی پروتکل ها و معماری جدید بدون در نظر گرفتن عادات و نیازهای انسانی، به پیشرفت قابل توجهی دست یابیم. رابطه عمیق میان تجربه کاربری و قابلیت های زیربنایی شبکه، باعث می شود پیشنهاد کنیم دو سوی این مشکلات در کنار هم و با استفاده از یک رویکرد تحقیقی میان رشته ای مورد توجه قرار گیرند.
علاوه بر این چنین رویکردهایی باید ویژگی های منحصر به فرد محیط خانه - از جمله فقدان مدیران شبکه تعلیم دیده، عدم تجانس شدید در میان خانه ها و ملاحظات جدی در مورد حریم خصوصی - را نیز در نظر بگیرند. کارهای بسیاری در زمینه ساده سازی مدیریت و عیب یابی شبکه های بزرگ و سرویس دهندگان اینترنت (ISP) انجام شده است ولی ملاحظات خاص محیط خانه باعث می شود نتوانیم آنها را عیناً یا به سادگی در مورد شبکه های خانگی نیز اعمال کنیم.
در پایان چند رویکرد نمونه را مطرح می کنیم که قابلیت های فنی، حساسیت به تجربه کاربری و سازگاری با محیط خانه را ترکیب می کنند. ادعا نمی کنیم که این رویکردها تنها روش های مؤثر هستند اما امیدواریم انگیزه ای شوند تا جامعه پژوهشی رویکردهای میان رشته ای تازه ای را بیازماید.
مشکلات شبکه های خانگی
برای شناخت شبکه خانگی باید خاستگاه آن را بشناسیم:ورود اینترنت به خانه: استفاده از اینترنت در داخل خانه مسیری مشابه سایر فناوری های پیشرفته خانگی را طی کرده است. افراد پیشروی آگاه به فناوری نخستین کسانی بودند که اغلب برای پشتیبانی از دور کاری، شبکه ها را به خانه هایشان آوردند. آنها تجربه فنی لازم را داشتند و علاقه مفرط شان نیز انگیزه ای بود برای پشتکار به خرج دادن در این راه. در دهه 1980 و پیش از آن نصب یک شبکه خانگی به معنی نصب و مدیریت مسیریاب ها و سوییچ های تجاری، سیم کشی ساختار یافته در تمام فضای خانه و توضیح دلایل نیاز به یک اتصال ISDN یا T1 به شرکت تلفن محلی بود.
استفاده خانگی از اینترنت پس از اختراع وب با استفاده از مجموعه پروتکل های استاندارد اینترنت که در سیستم های عامل مصرف کنندگان مانند ویندوز 95 نیز موجود بود، همه گیر شد. افزایش تعداد وب سایت ها، مشتریانی را که تا پیش از این فقط در شبکه های آن لاین بسته و پولی مانند AOL و CompuServe حضور داشتند، نیز به خود جذب کرد. در این دوره بود که سرویس دهندگان اینترنت خانگی به عرصه آمدند و بازاری تجاری برای سخت افزارهای شبکه های خانگی به وجود آمد. نقش شبکه های خانگی در این دوره عموماً به اشتراک اتصال اینترنت میان چند کامپیوتر - مثلاً یکی در دفتر کار درون خانه و یکی در اتاق کودکان - و به اشتراک گذاری احتمالی چاپگر محدود می شد.
روند کلی فراگیری اینترنت خانگی شناخته شده است. قصد ما این است که با بیان جزئیات این مسیر، مشخص کنیم که چه زمانی این روند از جریانی آرام به سیلی خروشان تبدیل شد. اینترنتی که به خانه آمد همان اینترنت مورد استفاده دنیای تجارت بود که برای محیطی اساساً متفاوت با محیط خانه طراحی شده بود.
تفاوت محیط خانه
مزایای ورود "اینترنت یگانه واقعی" به خانه متعدد و روشن اند. استانداردسازی پروتکل های باز مورد پذیرش همگان موجب شد اینترنت به همان سادگی محیط های تجاری در خانه ها هم اجرا شود. همان طور که در شکل مشخص است، مزیت مقیاس نیز باعث شد دستگاه های شبکه ارزان تر نیز راه خود را به درون خانه ها پیدا کنند.هم زمان ورود اینترنت به خانه به دلیل عدم تطابق با زمینه و تحرک محیط خانه مشکلاتی را نیز پدید آورد. معمار اینترنت برای دنیایی از پیچیدگی های فنی (که در آن متخصصین، مدیریت و کنترل شبکه را بر عهده داشتند) و اعتماد مشترک (که در آن اپراتورهای شبکه مشترکاً مسئول حفظ یکپارچگی آن بودند) طراحی شده بود. این ویژگی ها با اینترنت به محیط خانه وارد نشدند.
شبکه های خانگی با سایر شبکه های مشابه اینترنت (مانند شبکه های بنگاه های تجاری، مراکز داده و سرویس دهندگان اینترنت) سه تفاوت عمده دارند:
عدم وجود مدیران شبکه حرفه ای
در شبکه های خانگی مانند سایر شبکه ها مدیران حرفه ای و آموزش دیده وجود ندارند. این مسأله مدیریت، امنیت و عارضه یابی این شبکه ها را مشکل می کند.عدم تجانس شدید
شبکه خانگی محیطی شدیداً غیر متجانس است. کاربران می خواهند با ابتکار خود و با نصب برنامه ها و دستگاه های جدید از محدودیت های فنی شبکه شان عبور کنند.این عدم تجانس به این معنی است که کاربردها و سرویس ها احتمالاً باید بر روی یک زیر ساخت و پیکربندی شبکه پیش بینی نشده اجرا شوند و بالعکس زیر ساخت شبکه خانگی نیز باید بتواند از انواع کاربردها و سرویس هایی که کاربران می خواهند پشتیبانی کند. این پیچیدگی به این معنی است که حل جداگانه هر مسأله کاری دشوار است.
انتظار حریم خصوصی
انتظار حریم خصوصی در خانه با این انتظار در محیط کار متفاوت است. در حالی که کاربران درون شرکت ها انتظار ندارند درون شبکه حریم خصوصی داشته باشند (به دلیل سیاست ها یا نیازهای بخش IT)، کاربران خانگی به شدت انتظار دارند حریم شان رعایت شود و حتی به ISP یا تکنیسین رفع مشکلات، اجازه دسترسی های خاصی را نمی دهند. همچنین برخلاف شبکه های شرکت ها، بعید است در خانه کنترل هایی برای دسترسی مدیریت شده و مرکزی به اطلاعات و دستگاه ها وجود داشته باشد.امواج خروشان مشکلات
این عوامل از سادگی استفاده از شبکه های خانگی می کاهند. عدم تجانس می تواند تعداد خطاهای شبکه و دشواری حل جداگانه هر یک از مشکلات را افزایش دهد. کاربران اغلب نه آموزش های فنی لازم را دیده اند و نه انگیزه کافی برای حل این مشکلات دارند، بنابراین هزینه پشتیبانی فروشندگان و سرویس دهندگان افزایش می یابد. علاوه بر این عوامل، نیاز به حفظ حریم خصوصی، پیاده سازی راه حل های متداول در شبکه های تجاری (مانند مدیریت از راه دور شبکه) را با مشکل مواجه می کند.این گفته که شبکه های خانگی به دلیل گسترش روزافزون و اینکه افراد بسیاری می توانند در خانه فیلم های سینمایی اینترنتی را ببینند یا از عکس هایشان نسخه پشتیبان تهیه کنند دچار مشکل اند، بزرگنمایی است. اما به دلیل زمان و تلاش صرف شده (هدر شده) در حل مسایل شبکه های خانگی، به شدت بر روی حسن نیت کاربران نیز حساب می شود. مثلاً در سال 2008 تقریباً نیمی از کل کاربران فناوری های خانگی در آمریکا برای نصب دستگاه های جدید به کمک دیگران نیاز داشته اند.
وضعیت شبکه های خانگی به وضوح منجر به ناامیدی کاربران می شود و به شرکت ها نیز هزینه های قابل توجهی را تحمیل می کند. به عنوان مثال Parks & Associates دریافتند که در سال 2002 که شبکه های خانگی هنوز نسبتاً جدید بودند، دستگاه های این شبکه ها بیشترین تعداد مرجوعی را در میان فروشگاه های لوازم الکترونیکی بزرگ ایالات متحده داشتند. در سال 2010 نیز بیش از 25 درصد کل دستگاه های بی سیم توسط خریداران مرجوع شدند در حالی که برآورد می شود اکثر آنها به درستی کار می کنند. داده ها نشان می دهند تنها 5 درصد مرجوعی دستگاه های الکترونیکی در دنیا واقعاً به دلیل اشکال فنی بوده است.
علاوه بر این وضعیت فعلی شبکه های خانگی همچون مانعی در برابر فناوری های جدید (از جمله سیستم های اتوماسیون خانگی) عمل می کند. در واقع مصرف کنندگان آمریکایی مرتباً از پیچیدگی های فنی به عنوان دلیل اصلی عدم گرایش به دستگاه های شبکه ای جدید یاد می کنند.
اگر لیوان نیمه پری هم داشته باشد این است که شبکه های خانگی فرصتی تحقیقاتی با مزایایی فراتر از صرفاً بهبود تجربه کاربری، افزایش امنیت و کاهش هزینه های پشتیبانی فراهم می کنند. اگر دانشمندان علوم کامپیوتر موفق شوند وضعیت شبکه های خانگی را بهبود بخشند، شاید بتواند کاربردهای جدید بیشتری را از آزمایشگاه ها به عرصه عمل بیاورند. بسیاری از کاربردهای مورد انتظار جامعه تحقیقاتی - از سرگرمی و رسانه های اجتماعی گرفته تا دور کاری و بهداشت و سلامت از راه دور - به دستگاه هایی قابل مدیریت، ایمن و با پیکربندی و عملکرد درست نیاز دارند. حذف موانع پیش روی چنین شبکه ای می تواند راه را برای موجی از نوآوری در خانه های شبکه ای باز کند.
گسل ها
با علم به مشکلات شبکه های خانگی، پرسش طبیعی که دانشمندان علوم کامپیوتر باید از خود بپرسند این است که آیا این مشکلات به سادگی قابل حل اند؟ مثلاً آیا فناوری های شبکه های خانگی فقط از فقدان یک رابط کاربری زیبا رنج می برند؟ در واقع اینگونه نیست و عوامل زیربنایی، عمیق تر و ساختاری تر هستند. برخی از این عوامل ریشه در جنبه های فنی معماری و پروتکل های اینترنت دارند، برخی در جنبه های انسانی مصرف کنندگان و خانه ها و برخی نیز در جنبه های اقتصادی و تجاری، همه اینها در کنار هم تصویری بغرنج می سازند که بعید است بدون مشارکت پایدار رشته های مختلف علوم کامپیوتر بهبود چندانی پیدا کند.
عوامل فنی:
عوامل فنی معمولاً یکی از نتایج طبیعی طراحی معماری اینترنت اند:لزوم پیکر بندی:
یکی از مبانی اساسی توافقات دو طرفه که در معماری اینترنت نیز به عنوان یک اصل پشتیبانی شده است، بی طرفی شبکه به عنوان حامل بیت های اطلاعات است. از طرف دیگر گره های پایانی باید توان استفاده از گستره ای بزرگ از پروتکل های لایه کاربرد را داشته باشند. دستگاه های کاربران نهایی اغلب قابل برنامه ریزی و همه منظوره اند و برای کار در شبکه باید به درستی پیکربندی شوند. کاربران نهایی خانگی عموماً این پیکربندی را که احتمالاً شامل لایه پیوند (از جمله نام شبکه و کلیدهای رمزگشایی)، لایه شبکه (از جمله گیت وی پیش فرض، تنظیمات سرویس نام دامنه یا DNS و آدرس های IP) و لایه کاربرد (از جمله پروکسی های وب و سرورهای چاپ) می شوند، خود انجام می دهند. البته خدمات شبکه می توانند برخی از آنها (از جمله پروتکل پیکربندی میزبان پویا یا DHCP) را انجام دهند ولی تعداد بسیار بیشتری از آنها برای تنظیم درست به دخالت مستقیم کاربر نیاز دارند. لازم به ذکر است که نیاز به پیکربندی از ویژگی های ذاتی شبکه های ارتباطی نیست.مثلاً در شبکه های تلفن ثابت با سوییچ عمومی (PSTN) مجموعه متفاوتی از تصمیمات طراحی، منجر به تجربه کاربری کاملاً متفاوتی گشته است که در آن تنظیمات دستگاه های زیر ساختی و دستگاه های کاربران نهایی به کلی از چشم کاربر دور نگه داشته می شود.
سیم تلفن به محض قرار گرفتن در کانکتور RJ-11، شماره خود را می داند و بلافاصله و بدون نیاز به هر نوع پیکربندی از طرف کاربر، در شبکه ادغام می شود. از آن سو چنین دستگاهی امکان گسترش کاربرد چندانی را نیز به کاربر نمی دهد و نمی تواند مانند بسیاری از دستگاه های اینترنتی امروزی از پروتکل هایی کاملاً جدید پشتیبانی کند. اما هر جا که پیکر بندی الزامی باشد امکان پیکربندی اشتباه نیز وجود دارد.
عوامل متعددی منجر به پیچیدگی زیاد روند پیکر بندی می شوند.
تعامل برنامه های کاربردی و شبکه
برنامه سازان معمولاً در ذهن شان جهانی ایده آل دارند که در آن برنامه ها و دستگاه ها "بر روی شبکه می نشینند" و آن را کمابیش به عنوان زیرساختی پیچیده می بینند که بیت ها را جابه جا می کند. متأسفانه این دید انتزاعی با واقعیت تطابق ندارد و این عدم تطابق گاه خود را در ناتوانی هایی در انجام وظایف نشان می دهد که درک و حل آن برای کاربر مشکل است. خانه های امروزی انعطاف پذیری توپولوژیکی زیادی دارند و احتمالاً شامل چندین نقطه تماس بی سیم، شبکه اترنت بر روی سیم های برق و شبکه اترنت با استفاده از کابل های کواکسیال (مانند استاندارد انتقال چند رسانه ای بر روی کابل کواکسیال یا MOCA) هستند که هر یک آداپتور و پیکربندی خود را دارند.
برای این کارها باید از برنامه خارج شویم و تغییرات را اعمال کنیم. بعید به نظر می رسد که در آینده نزدیک این کارها به راحتی به صورت خودکار انجام شوند زیرا به لایه های مختلف پشته شبکه و برنامه ها و خدمات مختلفی بستگی دارند. شبکه های خانگی امروزی برای برنامه های انتزاع مناسبی فراهم نمی کنند. کاربران نهایی برای اجرای اهداف شان باید به طور دستی شبکه را پیکربندی کنند. برای این کار آنها باید در شبکه های کوچک خود یک مدیر شبکه باشند و دستگاه ها، زیرساخت و کاربردهای شبکه را مدیریت کنند.
عدم تمایز میان سیاست و مکانیزم
چیزی که بر پیچیدگی شبکه های خانگی امروزی می افزاید، این است که کنترل های فعلی عموماً سطح پایین و از هر سیاست سطح بالایی که کاربران می خواهند در شبکه اجرا کنند، جدا هستند. ترجمه این کنترل ها (از جمله تنظیم مسیریابی و ترجمه و ارسال بسته های اطلاعاتی در شبکه) و پارامترها (مانند اندازه حداکثر واحد انتقالی (MTU) و اصول اولیه امنیت بی سیم) به سیاست هایی اجرایی و سطح بالا در سطح کاربر کار مشکلی است. این تنش در امنیت شبکه که سیاست های سطح بالا به شدت به مکانیزم های سطح پایین و توپولوژی شبکه گره خورده است، بیشتر دیده می شود.در شرایط امروزی دستگاه های درون شبکه با یکدیگر ارتباطی توأم با اعتماد ضمنی و دفاع میزبانی اغلب ضعیف دارند. یعنی پیکربندی اشتباه شبکه می تواند به طور بالقوه باعث میزبان هایی شود که در برابر گستره ای از حملات بسیار آسیب پذیرند. علاوه بر این عدم تمایز میان امنیت و کنترل های پیکربندی جزئی، تعریف اهداف امنیتی خاصی را بسیار مشکل یا ناممکن می کند. به عنوان نمونه در نظر بگیرید که چگونه می توان به طور ایمن به یک بازدید کننده (میهمان) امکان دسترسی به سیستم داد. این دسترسی ایمن در اکثر شبکه های خانگی به یکی از این دو روش انجام می شود: خاموش کردن کامل امنیت شبکه (قراردادن تمامی میزبانان در دسترس عموم) یا دادن کلید بی سیم به بازدید کننده. روش دوم نیز - که بدون شک بهتر از خاموش کردن کل سیستم امنیتی شبکه است - سازگاری چندانی با سیاست های امنیتی کاربر ندارد. در بیشتر شبکه های خانگی دسترسی به شبکه علاوه بر امکان استفاده از اینترنت، به معنی دسترسی به تمامی میزبانان درون آن نیز می باشد.
ممکن است دادن این امکان به اعضای خانواده یا دوستان بسیار نزدیک قابل قبول باشد ولی قرار دادن آن در اختیار تکنیسین هایی که برای رفع مشکل می آیند یا دوستان فرزندان نوجوان خانواده اصلاً قابل قبول نیست. برخی از مسیریاب های جدید برای میهمانان امکان دسترسی جداگانه به اینترنت بدون دسترسی به میزبانان شبکه را فراهم می کنند. با وجودی که این ویژگی گامی است در راه درست، اما از کاربرانی که می خواهند میهمان شان از چاپگر استفاده کند، ولی به فایل های رسانه ای دسترسی نداشته باشد، پشتیبانی نمی کند.
عوامل انسانی
تمام جنبه های مشکل ساز شبکه های خانگی مستقیماً و اختصاصاً ماهیتی فنی ندارند. بسیاری از آنها به نیازها، رفتارها و انتظارات انسان ها مربوط اند. در این بخش برخی از عوامل مشکلات شبکه های خانگی را که ریشه در این مسایل انسانی دارند، فهرست می کنیم:فقدان مدل های مفهومی:
شبکه های خانگی به کاربران این امکان را نمی دهند که بتوانند یک مدل مفهومی قابل اعتماد از نحوه عملکرد شبکه بسازند. دانشمندان از مدت ها پیش به اهمیت چنین مدل هایی که به کاربران امکان می دهند رفتار یک سیستم پیچیده را مشاهده کنند، بر اساس این مشاهدات یک مدل احتمالی از نحوه کار آن فرموله کنند و با استفاده از این مدل سیستم را کنترل کنند، پی برده اند. لازم نیست این مدل ها دقیقاً با واقعیت تطابق داشته باشند.کمپتون در مقاله "نظریه های عامیانه" در مورد سیستم های گرمایش خانگی نشان می دهد که حتی مدل های نادرست نیز به کاربران کمک می کنند با سیستم های پیچیده کار کنند. اما شبکه های امروزی اطلاعات لازم برای ساخت چنین مدلی را در اختیار کاربر قرار نمی دهند. مثلاً بیشتر رفتارها و وضعیت شبکه و اثرات بسیاری از تغییرات در شبکه غیر قابل مشاهده است.
بیشتر کاربران تنها می توانند مشاهده کنند که شبکه کار می کند یا نه. فناوری های بی سیم این مشکل را بدتر می کنند زیرا حتی کابلی هم وجود ندارد که بتواند مسیر احتمالی جریان داده ها را نشان دهد. نبود مدل های مفهومی خیلی زود خود را در مطالعاتی که شبکه را با تمرکز بر کاربران بررسی می کنند، نشان می دهند. در این موارد کاربران عادی معمولاً از رفتار شبکه سر در نمی آورند، برای رفع مشکل کاری به غیر از روشن و خاموش کردن دستگاه از دست شان بر نمی آید و اغلب حتی از قابلیت های شبکه نیز بی اطلاع اند.
شکل 2 (برگرفته از مقاله گرینتر و همکاران) که با شکل 1 کاملاً در تضاد است، نمونه ای است از طراحی یک شبکه خانگی فاقد مدلی مفهومی. توجه کنید که این طرح فاقد جنبه های توپولوژیک شبکه، نوع پیوندها و مسیریاب ها است.
انتظارات برآورده نشده:
نیاز به ارتباط، سرگرمی و سایر کاربردها دلیل اصلی نصب شبکه های خانگی است. در واقع نیاز به کارکردهای نسبتاً پیشرفته (مانند به اشتراک گذاشتن رسانه ها در میان دستگاه های خانگی) فاکتور اصلی در تصمیم گیری برای نصب شبکه های خانگی است. اما دستیابی به چنین کارآیی هایی به طوری که با اکوسیستم خانه نیز سازگار باشد، از توان بسیاری خارج است و باعث می شود نیازها و انتظارات اولیه کاربران از شبکه های خانگی برآورده نشود. بخشی از مشکل به این دلیل است که خواسته های غیرفنی کاربران خانگی در فناوری های موجود مورد توجه قرار نگرفته اند. نیازهایی مانند زیبایی دستگاه، انعطاف پذیری محل قرار گیری آن و قابلیت دستگاه برای استفاده توسط چند عضو خانواده، اغلب وابستگی زیادی به محیط دارند ولی به ندرت فقط با ویژگی های فنی دستگاه قابل کنترل اند.
جنبه دیگر این مشکل تخصص مورد نیاز برای نصب و استفاده شبکه های خانگی است. کارهای مدیریت شبکه و دستگاه ها اغلب میان اعضای خانه تقسیم می شود، یعنی کارها و تخصص لازم برای رفع مشکلات میان اعضای خانه و حتی دوستان و خانواده که در خانه نیز زندگی نمی کنند، تقسیم می شود. بنابراین بار فنی نگهداری شبکه به باری اجتماعی تبدیل می شود که اعضای خانه باید برای از دوش برداشتن آن از دوستان و خانواده کمک بگیرند.
شبکه های خانگی شخصی سازی شده:
هر تلاشی برای افزایش استفاده شبکه های خانگی مانند سایر فناوری های خانگی به دلیل درهم تنیدگی آن با روال های اجتماعی و واقعیات زندگی در خانه، پیچیده است. بیشتر تحقیقات گذشته نشان داده اند که تا چه اندازه شبکه های خانگی بازتابی از روال های زندگی افراد خانه هستند. نیازهای افراد یک خانه تعیین می کند که شبکه کی و چگونه استفاده شود. دستگاه ها کجا قرار بگیرند (به لحاظ زیبایی یا برای اینکه والدین از نحوه استفاده کودکان از اینترنت آگاهی داشته باشند)، چه برنامه هایی مورد استفاده قرار گیرند و چه محتوایی میان خانواده "مشترک" است و چه محتوایی شخصی. ملاحظات انسانی به عدم تجانس فنی دامن می زنند.مثلاً ممکن است مکان مورد نظر برای قرار دادن دستگاه باعث شود دستگاه های زیر ساختی جدیدی مانند نقاط دسترسی بی سیم جدید به شبکه افزوده شوند، کاربردهای جدید نیز ممکن است نیاز به اضافه کردن دستگاه های جدید به شبکه داشته باشند و الگوهای به اشتراک گذاری و حریم خصوصی در یک خانه فرضی ممکن است منجر به تغییراتی در پیکربندی شبکه، دستگاه ها و محل قرار دادن محتوا گردند. علاوه بر این ممکن است در هر یک از این ابعاد به اندازه انواع خانه ها تنوع وجود داشته باشد. بعید است که شخصی سازی شدید شبکه های امروزی در آینده نزدیک تغییر کند. مطالعه سایر فناوری های خانگی نشان می دهد که این میزان از یک خانه تا خانه دیگر متفاوت است.
در حالی که تعداد شبکه های خانگی از دهه 1990 و اوایل دهه 2000 رشدی ثابت داشته اند، اما این رشد نمایان گر مشکلات و محدودیت هایی نیز بوده است. این مشکلات نتیجه تعارض تصمیمات طراحی فنی و جنبه های بنیادی زندگی انسانی است. مشکلات پیش روی میلیونها کاربر، فراتر از دردسر و ناراحتی صرف هستند.
حریم خصوصی و شبکه خانگی:
شبکه های خانگی علاوه بر شخصی سازی زیاد بسیار هم خصوصی هستند. کاربران در شبکه اطلاعاتی دارند که نمی خواهند با دیگران خارج از خانه - و در مواردی حتی در داخل خانه - به اشتراک بگذارند. انتظار حریم خصوصی در خانه عمیق تر است و با این انتظار در شبکه های شرکت ها متفاوت است. این تفاوت ها می توانند فرآیند کمک گرفتن در حین مشکلات را نیز پیچیده کنند. به عنوان مثال بسیاری از کاربران خانگی نمی خواهند تکنیسینی که از بیرون آمده به محتوای شبکه شان دسترسی نامحدودی داشته باشد، حتی اگر این تکنیسین برای تعمیر همان شبکه آمده باشد.عوامل اقتصادی:
ممکن است این طور استدلال شود که فشار بالای بازار دستگاه ها و خدمات شبکه ای، باعث تشویق شرکت ها به حل مشکلات شبکه های خانگی می شود. بازیگران تجاری قطعاً برای حل این مشکلات در تلاش اند. مثلاً اخیراً سیسکو با ارائه Valet سعی کرده است مسیریاب های بی سیم را ساده تر کند و Bonjour شرکت اپل یافتن دستگاه های بی سیم در شبکه را آسان تر می کند. این راه حل ها با وجود سودمندی، هنوز در بهبود وضعیت کلی ناتوان اند. عوامل اقتصادی متعددی این روند را کند می کنند.کمبود داده:
حل مشکل به داده هایی قابل اعتماد نیاز دارد، اما به دست آوردن داده های مربوط به مشکلات شبکه های خانگی مشکل است. از آنجا که هر خانه متفاوت است، برای مقابله ای همه جانبه با مشکل به اطلاعات خانه های زیادی نیاز داریم. مطالعات مردم نگاری اطلاعات بسیاری در خصوص نحوه درک افراد از شبکه و کار با آن در محیط اجتماعی خانه می دهند. اما هنوز نه می توانند اطلاعات فنی جامعی از آنچه واقعاً در شبکه های خانگی می گذرد ارائه دهند و نه می توان آنها را به رفتارهای کل شبکه های خانگی تعمیم داد. گزارش خودکار مشکلات می تواند مانند کمکی که گزارش خطای ویندوز به رفع مشکلات آن کرد، در اینجا نیز ارزشمند باشد.اما امروزه پایگاه های داده گزارشات کاربران نمی توانند به آن اندازه مفید باشند زیرا در میان سرویس دهندگان و فروشندگان سیستم عامل و دستگاه ها توزیع شده اند. دلیل این مشکل این است که کاربران براساس درکی که از مشکل دارند (درست یا غلط) آن را به جاهای مختلفی گزارش می کنند. در نتیجه این شرکت ها دید محدودی نسبت به مشکل دارند و از آنجا که به دلایل رقابتی علاقمند به اشتراک این گزارشات نیستند، هیچ یک نسبت به مشکلات دیدی جامع ندارند. علاوه بر این ممکن است گزارشات کاربران از مشکلات، خیلی با وضعیت واقعی شبکه تطابق نداشته باشد. این گزارش که "شبکه به درستی کار نمی کند" که با راهنمایی هایی مانند خاموش و روشن کردن مسیریاب و سایر دستگاه های متصل همراه است، اطلاعات چندانی نسبت به منبع واقعی مشکل در اختیار ما نمی گذارد. این گزارشات درک کاربر از مشکلات را نشان می دهند نه حقیقتی در مورد خود شبکه.
هزینه عدم تجانس:
یکی از مسایلی که توسعه خدمات خانگی را با مشکل مواجه می کند تنوع گسترده خانه ها است که وقتی با شخصی سازی شبکه ترکیب می شود باعث عدم تجانس میان شبکه های خانگی می گردد. خانه های امروزی شامل دستگاه ها، توپولوژی ها و سلایق کاربری متفاوتی هستند. این عدم تجانس باعث تنوع در پیکربندی های ممکن، عوارض و دلایل مشکلات می گردد.
با وجودی که این معماری با محدود کردن مسأله، توسعه راه حل های قابل اطمینان را ساده می کند، اما در نهایت هزینه کاربران و سازندگان را افزایش می دهد و عدم امکان تلفیق دستگاه ها کارآیی شبکه را محدود می کند. شاید بالاخره رابط های استاندارد تعامل میان دستگاه ها بتوانند این مشکل را حل کنند. اما پیشرفت آنها نیز به دلیل عدم وضوح مشکلات خاص و کشمکش های بازار کند بوده است. هیچ شرکتی نیست که مایل باشد با یک سرمایه گذاری هنگفت مهندسی کل بازار را ارتقا دهد.
بار پشتیبانی:
حتی اگر استفاده از شبکه های خانگی بسیار ساده تر شود، باز هم امکان بروز خطا وجود دارد. وقتی اشکالی پیش بیاید که کاربران نتوانند به راحتی آن را حل کنند، راه حل شان تماس با سرویس دهنده برای پشتیبانی فنی یا پس دادن محصول است. در ساختار هزینه ای امروز تشخیص و رفع ایرادات برای شرکتها گران تمام می شود. هزینه ای که برای سرویس ماهیانه دریافت می شود به نسبت هزینه ای که نیروی فنی مجرب برای شرکت دارد، پایین تر است و حتی یک درخواست سرویس می تواند بسته به نوع مشتری سوددهی شرکت را از بین ببرد. مرجوعی دستگاه اغلب به معنی از دست دادن یک مشتری و تمامی درآمدی است که می تواند برای شرکت به همراه داشته باشد، نه یک دستگاه دچار مشکل که قابل تعمیر است. این دو فاکتور از سودآوری ای که شبکه های خانگی می توانستند داشته باشند می کاهد. یکی دیگر از جنبه های منفی هزینه های پشتیبانی این است که این هزینه ها همیشه بر دوش طرف مسئول نیست.کاربر، اگر نتواند از طریق شبکه ارتباط برقرار کند، فکر می کند شبکه خراب است و این مسأله می تواند منجر به درخواست کمک فنی از طرف اشتباه گردد. نمونه کلاسیک، مشکلات مربوط به کامپیوتر (مثل زمانی که یک ویروس اتصال شبکه یک کامپیوتر را هدف قرار می دهد) هستند که با مشکل در شبکه اشتباه گرفته می شوند.
برخی مطالعات نشان داده اند که کاربران در ایالات متحده برای کار با شبکه به طور متوسط با 3 تا 7 سرویس دهنده (از جمله ISPها، خدمات دهندگان ایمیل و...) به علاوه چندین فروشنده سخت افزار و نرم افزار در ارتباط اند. اشکالات می توانند در کامپیوتر، زیر ساخت خانگی شبکه، سرورهای راه دور و یا ISP ریشه داشته باشد و هیچ مکانیزم تشخیصی که مورد پذیرش عموم باشد وجود ندارد. در نتیجه افزایش هزینه ها بهبود شبکه های خانگی را با مشکل مواجه می سازد.
دستور کار تحقیق
این گسل ها نشان می دهند که چرا استفاده و ایمن سازی شبکه های خانگی مشکل و پشتیبانی از آن هزینه بر است. اما می توان آنها را به عنوان دستور کار تحقیقی با هدف بهبود شبکه های خانگی و روش های استفاده از آنها نیز تفسیر کرد. دنبال کردن این دستور کار علاوه بر کاهش هزینه های فعلی به معنی ایجاد امکان نوآوری هایی قابل توجه است. با این همه اگر کاربران از ترس خراب شدن شبکه حاضر به نصب دستگاهی جدید نباشند، دانشمندان علوم کامپیوتر چگونه می خواهند کاربردهای جدید مراقبت و بهداشت، سرگرمی و سایر نیازهای ارزشمند را در خانه برآورده سازند. تبدیل گسل ها به دستور کار تحقیق نیازمند توجه به تک تک عواملی است که پیش از این گفته شد. این تحقیق برای موفقیت باید دو ویژگی داشته باشد:نخست اینکه باید به طور خاص خصوصیات منحصر به فرد محیط خانه را در نظر بگیرد. این خصوصیات عبارتند از فقدان یک مدیر شبکه آموزش دیده، عدم تجانس بسیار شدید میان خانه ها و انتظارات کاربران برای حفظ حریم خصوصی. محیط خانه با شرکت ها و آزمایشگاه های دولتی که ابداع کننده و نخستین استفاده کنندگان اینترنت بودند، کاملاً متفاوت است.
این تفاوت نیازمند بازنگری در برخی جنبه های اصول پذیرفته شده است تا بتوانیم این بخش روبه گسترش شبکه را نیز پشتیبانی کنیم. به عبارت دیگر بعید است که رویکردهای مدیریت و عارضه یابی سایر شبکه ها را بتوان مستقیماً در مورد شبکه های خانگی نیز به کار برد. مثلاً برخی از وظایف (مانند محدودیت های شدید دسترسی به ماشین های حاوی داده های فیش حقوقی کارکنان) در خانه اهمیتی ندارد و بالعکس برخی از مشکلات در واقع مختص شبکه های خانگی هستند. این احتمال وجود دارد که برخی از تکنیک های پردازش اطلاعات ابزارهای تجاری (مانند ابزارهای همبستگی خطا و محلی سازی) در خانه نیز کاربرد داشته باشند.
اما حتی در این موارد هم تمرکز تکنیک بر روی مقیاس است. تمرکز در شبکه های خانگی باید بر قابلیت استفاده توسط کاربران نهایی باشد. تفسیر نتایج سیستم های عارضه یابی امروزی حتی برای متخصصین نیز مشکل است.
این هدف نمایان گر یک چالش فنی نیز هست. ممکن است رویکردهای مختلفی برای جمع آوری و یافتن رابطه میان داده ها به ذهن برسد. مثلاً می توان با ایجاد امکان ارسال خلاصه ای از وضعیت شبکه در کار گزارش خطاها به داده هایی ترکیبی دست یافت. اما این کار هم مشکل است زیرا داده های پیکربندی باید از دستگاه هایی توزیع شده و نامتجانس و در زمانی که شبکه احتمالاً کار نمی کند، گردآوری شوند. هر روش جمع آوری داده ای را که مناسب بدانید، باید تصدیق کنید که منحصر به فرد بودن محیط خانه جمع آوری اطلاعات بیشتر از آن را الزامی (ارزشمند) می کند.
ثانیاً در تحقیقاتی که هدف شان بازاندیشی در مدیریت شبکه های خانگی است، طراحی هم زمان جنبه های مربوط شبکه و رابط انسان - کامپیوتر (HCI) راه حل، الزامی است. بسیاری از مشکلات امروزی شبکه های خانگی هم زمان شامل چالش های فنی و انسانی هستند و نه به تنهایی توسط سیستم های کامپیوتری و محققین شبکه که منحصراً بر فناوری های جدید متمرکزاند قابل حل اند و نه به وسیله محققین HCI که منحصراً به رویکردهای تجربه کاربری می پردازند. این دو جنبه مسأله باید با هم مورد توجه قرار گیرند زیرا رابطه ای عمیق میان تجربه کاربری مورد انتظار و قابلیت های زیربنایی شبکه وجود دارد. بازاندیشی شبکه های خانگی به چیزی بیش از طراحی یک رابط کاربر زیبا برای فناوری های ناکارآمد فعلی نیاز دارد. به همین صورت محققینی که بدون در نظر گرفتن نیازها، رفتارها و روالهای انسانی فقط به طراحی پروتکل ها و معماری های جدید می پردازند نیز موفق نخواهند بود.
به عنوان مثال نحوه جمع آوری داده ها در ابتدا یک مسأله کاملاً فنی به نظر می رسد اما به درک کاربران از حریم خصوصی نیز بستگی دارد. به طور مشابه تهیه مدل های مفهومی واقع گرایانه تر (شاید با استفاده از ابزارهای بصری متمرکز بر کاربران نهایی) ممکن است باعث بروز نیازهای فنی تازه ای برای سنجش و نظارت بر شبکه های خانگی باشد. در ایجاد رویکردهای خودکار رفع مشکل باید تفاوت روال های داخلی خانه های مختلف را نیز در نظر گرفت.
در اینجا چهار نمونه از پروژه های بالقوه ای را مطرح می کنیم که با پر کردن شکاف میان تحقیقات شبکه و HCI، بیش از آنکه مدعی نشان دادن مسیر کامل تحقیقات میان رشته ای آتی باشند، قصد دارند نوع تعاملات حاصل از چنین همکاری هایی را نشان دهند.
عارضه یابی از راه دور با ملاحظه حریم خصوصی:
سیستم های مدیریت از راه دوری (مانند Remote PC Assist Technology (RPAT) شرکت اینتل) در حال ظهوراند که با ابزارها و سرویس های خود به یک اپراتور اجازه می دهند تا از راه دور به طور مستقیم به یک شبکه دسترسی و آن را مجدداً پیکربندی کند. این فناوری راه دور می تواند به پیشرفتی قابل توجه منجر شود. اما در حین استفاده در خانه به دلیل دسترسی نامحدود مدیر شبکه، نگرانی های مربوط به حریم و داده های خصوصی کامپیوترها افزایش می یابد. فناوری های دنیای تجارت خیلی مناسب شبکه های خانگی نیستند.سرویس دهندگان اینترنت چگونه می توانند ابزارهای عارضه یابی راه دوری را فراهم کنند که از محدودیت های حرم خصوصی منحصر به فرد شبکه های خانگی نیز پشتیبانی کند؟ روشن است که لازم نیست همه تکنیسین های پشتیبانی راه دور برای عارضه یابی یا رفع مشکلات به تمامی محتوای شبکه یا اطلاعات پیکربندی آن (که امکان دسترسی های آتی آنها را فراهم می کند) دسترسی داشته باشند. ساخت ابزارهای عارضه یابی از راه دور نیازمند ترکیبی از جنبه های فنی و انسانی از جمله درک نگرانی های حریم خصوصی کاربران (اینکه چه اطلاعاتی را در چه زمانی می توان نشان داد) و پاسخگویی که به کابران اجازه دهد ببینند چه کسانی از راه دور به شبکه دسترسی داشته اند، چه تغییراتی انجام داده اند و در صورتی که آن تغییرات را مفید ندانستند بتوانند آنها را به وضع اول بازگردانند.
علاوه بر این باید شامل مکانیزم های جدیدی برای جمع آوری اطلاعات از عناصر مختلف شبکه توزیعی (شبکه خانگی) و تکنیک های امنیتی برای حصول اطمینان از عدم افشای اطلاعات کاربر و چارچوبی باشد که در صورت نیاز امکان بازگرداندن تنظیمات را فراهم کند.
بهره گیری از شبکه های اجتماعی:
بیشتر ما حداقل با یک تکنیک مؤثر مواجهه با پیچیدگی های شبکه های خانگی آشناییم: اینکه به جای صبر کردن برای دریافت کمک از پشتیبانی تخصصی شرکت، به سراغ دوستان و خانواده برویم. کاربران خانگی این راه را نه تنها به خاطر هزینه یا در دسترس بودن، بلکه به این دلیل انتخاب می کنند که احتمال بیشتری وجود دارد که دوستان و خانواده ماهیت پیچیده و شخصی شبکه های خانگی و روال های داخلی آنها را درک کنند. شبکه های خانگی با کمک چنین پشتیبانی های همیارانه ای بسیار مؤثرتر خواهند بود.ابزاری را تصور کنید که خلاصه ای از پیکربندی شبکه را استخراج می کند و در شبکه اجتماعی صاحب آن به دنبال دوستانی با شرایط و مشکلات مشابه می گردد. دوستانی هستند که به احتمال زیاد می توانند کمک کنند. برخی از سیستم های تحقیقاتی و به طور خاص سیستم NetPrints با جمع آوری پایگاه های داده همیارانه ای از مشکلات شبکه برای عارضه یابی و ارائه راه حل های ممکن، تا حدودی به این رویکرد نزدیک شده اند.
بهره گیری از ابر (Cloud):
سرویس های مبتنی بر ابر با مدیریت حرفه ای، می توانند نقشی اساسی در شبکه های خانگی آینده داشته باشند. در واقع ابر همین امروز هم فرصتی برای مواجهه با وظایف پیچیده شبکه های خانگی فراهم می آورد. مثلاً آپلود پوشه ای از عکس ها در یک سرویس (مانند Flicker) و به اشتراک گذاشتن آن با دوستان و خانواده، از پیکربندی یک شبکه خانگی برای اشتراک مستقیم آنها بسیار ساده تر است. در عمل ابر با ارائه فرصتی برای برون سپاری سرویس های خاص به یک سرویس دهنده حرفه ای (اغلب انتفاعی)، بار مدیریت را از دوش کاربران خانگی بر می دارد. حرکت داده های شخصی کاربران - مثل ایمیل، تقویم، عکس ها، کتابخانه موسیقی و حتی داده های مالی - به سمت ابر رو به گسترش است. اما این حرکت نیز مانند سایر گونه های برون سپاری با خطر حریم خصوصی مواجه است.اما تحقیقات آتی و فرصتهای تجاری چطور؟ ابر می تواند در سایر انواع وظایف مدیریتی نیز تحول ایجاد کند. به عنوان مثال دستگاه های سبک تر و بالقوه ساده تر می توانند برای سرویس دهی (مثلاً مدیریت و پشتیبان گیری از داده ها) بیشتر به ابر تکیه کنند. شبکه های گسترده (Wide-area) بی سیم فراگیر و کم هزینه حتی می توانند جایگزین شبکه های خانگی منفرد و جداگانه شوند. اما چالش های پیش روی این موارد فقط به تضمین برقراری اتصال مناسب و امنیت کافی محدود نمی شود. بلکه افراد نیز باید اثرات این تحول را بشناسند و روابط خود (و روابط داده هایشان) با سرویس های پیشنهادی را با توجه به آن مدیریت کنند.
ابزارهای ریشه یابی سطح بالا:
ابزارهای استانداردی که بتوانند یک مشکل را به عملکرد یک دستگاه درون شبکه خانگی منتسب کنند، منجر به مسیری مستقیم تر و کارآمدتر به سوی حل مسأله می شوند. همین که مطمئن شویم مشکل از نقطه دسترسی بی سیم است نه ISP، خود گام بزرگی به سوی حل مشکل است.اما به ویژه از آنجا که بخش بزرگی از حل مسأله وابسته به کار مشترک ابزار و انسان هایی است که از آن برای تشخیص و حل مشکلات استفاده می کنند، چنین ابزارهایی برای کارآمدی باید بتوانند نتایج را بر روی مدل مفهومی کاربران از شبکه بنگارند. این شیوه تعامل خیلی با آنچه امروز وجود دارد متفاوت است. ابزارهای تست (مانند ping و traceroute) حتی اگر هم با رابط کاربری یک ابزار رفع اشکال پوشانده شده باشند، نتایج سطح پایینی تولید می کنند. ممکن است این نتایج برای ریشه یابی مناسب نباشند. به عنوان مثال وقتی کامپیوتری نمی تواند با نقطه دسترسی ارتباط برقرار کند ممکن است کاربر نداند مشکل از کامپیوتر است یا نقطه دسترسی.
ابزارهای جدید که علاوه بر عوارض، علل احتمالی مشکلات را نیز پیدا می کنند باید با رابط های کاربری که اجازه ارزیابی شبکه و آزمایش فرضیات را می دهند و اطلاعاتی را برای او فراهم می کنند که شاید در اختیار خود ابزار نباشد، تکمیل شوند.
برقراری تعادل میان خود پیکربندی و کنترل کاربر:
روش های مهندسی شبکه که خود را پیکر بندی می کنند برای برداشتن بار از روی دوش کاربران و کاهش احتمال پیکربندی اشتباه، ارزشمند هستند. روش های مختلفی برای این کار وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. مثلاً شاید امکان پذیر باشد که برای محدود کردن گستره خطاهایی که در شبکه رخ می دهند، یک توپولوژی ثابت (مثل اینکه همه دستگاه های درون خانه مجبور باشند به یک گیت وی مرکزی متصل شوند) را به آن تحمیل کنیم. سایر رویکردها می توانند از ابر به عنوان واسطه مثلاً به عنوان یک نقطه قرار (Rendezvous) یا برای برون سپاری سرویس هایی (مانند ذخیره فایل ها) استفاده کنند.اما بعید است سیستمی با پیکربندی کاملاً خودکار و فاقد هر گونه کنترل کاربر مفید باشد. با علم به میزان شخصی سازی و علاقه کاربران به تلفیق شبکه با روال های داخلی خانه، کاربران همیشه به میزانی از کنترل نیاز دارند. چالش، یافتن تعادل مناسب میان خودپیکربندی و کنترل کاربران است. چه چیزهایی را می توان از جلوی دید کاربر برداشت و کاربران باید بر چه چیزهایی کنترل داشته باشند؟ دانشمندان علوم کامپیوتر هنوز به قدر کافی در این مورد نمی دانند.
نتیجه گیری
در حالی که تعداد شبکه های خانگی از دهه 1990 و اوایل دهه 2000 رشدی ثابت داشته اند، اما این رشد نمایان گر مشکلات و محدودیت هایی نیز بوده است. این مشکلات نتیجه تعارض تصمیمات طراحی فنی و جنبه های بنیادی زندگی انسانی است. مشکلات پیش روی میلیونها کاربر، فراتر از دردسر و ناراحتی صرف هستند.این مشکلات با تهدید حریم خصوصی کاربران خانگی مانعی جدی در برابر استفاده از کاربردهای نسل آینده شبکه های خانگی مانند مراقبت و بهداشت و آموزش از راه دور هستند. مواجهه با این مشکلات ماهیتاً میان رشته ای است و باید محققین حوزه های شبکه، سیستم، HCI و صنعت دست در دست هم دهند تا راه حلی برای آنها بیابند.
منبع: نشریه بزرگراه رایانه شماره 143
