以下文章經許可轉載自The Conversation，這是一個報道最新研究的線上出版物。
在颶風、野火和恐怖襲擊等大型災難期間，人們希望緊急救援人員迅速趕到，幫助人們應對危機。為了盡最大努力，警察、醫護人員、消防員和管理他們的人員需要大量資訊：誰在哪裡，需要什麼幫助？以及有哪些裝置和救援人員可以介入？憑藉我們擁有的所有技術，收集和共享大量資訊似乎非常簡單。但是，在災難中進行溝通比看起來要困難得多。
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事件本身可能會使通訊變得更糟，破壞網路和電話系統或切斷某個地區的電力。普通民眾也經常會加劇問題，因為他們用電話、簡訊和其他電子資訊聯絡親人或尋求幫助，導致行動網路過載。
作為數字網路和應急通訊的研究人員，我們正在開發一種在危機時期透過網際網路更快、更可靠地傳送和接收大量資料的方法。透過與實際的救援人員和應急管理人員合作，我們建立了一種方法，可以優先處理緊急資訊，使其優先於其他網際網路流量，從而有效地在網際網路上為緊急情況建立一條高速通道。雖然名為FirstNet的國家應急響應網路計劃正在開始啟動，但它需要構建一個全新的無線網路，專門供緊急服務部門使用。相比之下，我們的系統使用現有的網際網路連線，同時優先處理救援人員的資料。
連線網路
目前，當災難發生時，通訊網路變得過載是很常見的。當很多人試圖撥打手機或使用移動資料時，網路變得過於繁忙，導致電話無法接通，訊息無法傳送。
問題在於，用於透過網際網路路由流量的標準方法並不總是能夠一次處理所有這些連線。從技術角度來看，網際網路是超過54,000個較小網路的集合。構成網際網路的一些網路非常大，例如主要網際網路服務提供商或大型公司擁有的網路，但其中許多網路都相當小。無論大小，這些網路中的每一個都擁有允許其將流量路由到其他網路中的每一個的裝置。
計算機網路並非全部直接相互連線。它們的數字地址也幫不上什麼忙——我們人類認為緬因街12號和緬因街14號是隔壁，但具有相似數字地址的計算機可能不是物理上的鄰居。
因此，將這54,000個網路中的每一個連線到網際網路其餘部分的路由器必須保留一份與其所有對應方的列表，以及到達每個對應方的最有效方式。這就像需要一份書面指示，說明您可能想去的世界上每個地方的路線。
這個系統由“邊界閘道器協議”中規定的規則管轄，在大多數時候都能很好地工作。但是，當它出現故障時，通訊可能會出現長時間的延遲。事實上，平均而言，在識別出故障之前，可能會過去150秒（兩分半鐘）。在那段時間裡，資料只是在資訊交通堵塞中等待，無法移動。在網上，毫秒至關重要——數百秒實際上是永恆。
當一個路由器檢測到網路故障時，它必須讓所有其他路由器知道發生了什麼，以及如何重新路由它們的流量。這就像只有一個交警試圖協調主要瓶頸周圍的交通高峰期。這個過程至少需要幾分鐘，有時甚至需要幾個小時。在此之前，傳輸中的資料可能會延遲或完全丟失。在緊急情況下，這可能意味著生死攸關。
開發緊急協議
透過與羅切斯特理工學院戈利薩諾計算與資訊科學學院的學生合作，我們建立了一個專門為應急響應網路量身定製的全新交通控制系統。它的執行不影響網際網路上的其他協議。我們稱之為多節點標籤路由協議。
我們的方法不是要求每個路由器跟蹤到每個其他路由器的最佳路線，而是將網際網路流量的可能路線劃分為層次結構。這些層次結構反映了現有的應急響應計劃：個人響應者向當地指揮官傳送資訊，當地指揮官將多名響應者的資料結合起來，並將資料傳遞給區域管理者，區域管理者組裝更廣泛的圖片，然後將其傳遞給州或聯邦響應協調員。
我們的路由計劃使直接網路連線反映了這種現實世界的應急響應層次結構。當路由器僅允許與層次結構中緊鄰的鄰居連線時，它們可以注意到鏈路何時發生故障，並更快地重新路由流量。
在現實世界中測試
我們的系統旨在與其他人一樣在同一網際網路上執行，並且不影響其他流量。我們在國家科學基金會的全球網路創新環境（美國各地多所大學之間的合作努力，允許研究人員使用位於全國各地的真實計算機和網路裝置開發網路協議和系統）上測試了我們的系統。在我們的案例中，我們連線了27臺計算機進行測試，這些測試由RIT環境、健康與安全專業的學生設計，他們中的許多人是志願應急響應人員。
我們的測試——我們在真正的應急指揮官和人員面前進行——將我們的系統與標準邊界閘道器協議進行了比較。當我們斷開27節點網路中的鏈路時，多節點標籤路由通訊在12.5秒內恢復，這比常規邊界閘道器協議的恢復速度快12倍。透過更改協議配置中的設定，我們可以進一步縮短延遲。
我們的系統可以輕鬆地安裝在比僅27臺測試機器更廣泛的區域，特別是考慮到它簡化了路由器之間資訊傳遞的路徑。這意味著事件指揮官和管理者可以更快地獲得資訊，並且能夠更好地分配響應人員和裝置以滿足不斷發展的需求。透過這種方式，我們的工作支援了那些在我們危難時刻支援我們的人們的努力。
本文最初發表於The Conversation。閱讀原文。