以下文章经许可转载自The Conversation，这是一个报道最新研究的在线出版物。
在飓风、野火和恐怖袭击等大型灾难期间，人们希望紧急救援人员迅速赶到，帮助人们应对危机。为了尽最大努力，警察、医护人员、消防员和管理他们的人员需要大量信息：谁在哪里，需要什么帮助？以及有哪些设备和救援人员可以介入？凭借我们拥有的所有技术，收集和共享大量信息似乎非常简单。但是，在灾难中进行沟通比看起来要困难得多。
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事件本身可能会使通信变得更糟，破坏网络和电话系统或切断某个地区的电力。普通民众也经常会加剧问题，因为他们用电话、短信和其他电子信息联系亲人或寻求帮助，导致移动网络过载。
作为数字网络和应急通信的研究人员，我们正在开发一种在危机时期通过互联网更快、更可靠地发送和接收大量数据的方法。通过与实际的救援人员和应急管理人员合作，我们创建了一种方法，可以优先处理紧急信息，使其优先于其他互联网流量，从而有效地在互联网上为紧急情况创建一条高速通道。虽然名为FirstNet的国家应急响应网络计划正在开始启动，但它需要构建一个全新的无线网络，专门供紧急服务部门使用。相比之下，我们的系统使用现有的互联网连接，同时优先处理救援人员的数据。
连接网络
目前，当灾难发生时，通信网络变得过载是很常见的。当很多人试图拨打手机或使用移动数据时，网络变得过于繁忙，导致电话无法接通，消息无法发送。
问题在于，用于通过互联网路由流量的标准方法并不总是能够一次处理所有这些连接。从技术角度来看，互联网是超过54,000个较小网络的集合。构成互联网的一些网络非常大，例如主要互联网服务提供商或大型公司拥有的网络，但其中许多网络都相当小。无论大小，这些网络中的每一个都拥有允许其将流量路由到其他网络中的每一个的设备。
计算机网络并非全部直接相互连接。它们的数字地址也帮不上什么忙——我们人类认为缅因街12号和缅因街14号是隔壁，但具有相似数字地址的计算机可能不是物理上的邻居。
因此，将这54,000个网络中的每一个连接到互联网其余部分的路由器必须保留一份与其所有对应方的列表，以及到达每个对应方的最有效方式。这就像需要一份书面指示，说明您可能想去的世界上每个地方的路线。
这个系统由“边界网关协议”中规定的规则管辖，在大多数时候都能很好地工作。但是，当它出现故障时，通信可能会出现长时间的延迟。事实上，平均而言，在识别出故障之前，可能会过去150秒（两分半钟）。在那段时间里，数据只是在信息交通堵塞中等待，无法移动。在网上，毫秒至关重要——数百秒实际上是永恒。
当一个路由器检测到网络故障时，它必须让所有其他路由器知道发生了什么，以及如何重新路由它们的流量。这就像只有一个交警试图协调主要瓶颈周围的交通高峰期。这个过程至少需要几分钟，有时甚至需要几个小时。在此之前，传输中的数据可能会延迟或完全丢失。在紧急情况下，这可能意味着生死攸关。
开发紧急协议
通过与罗切斯特理工学院戈利萨诺计算与信息科学学院的学生合作，我们创建了一个专门为应急响应网络量身定制的全新交通控制系统。它的运行不影响互联网上的其他协议。我们称之为多节点标签路由协议。
我们的方法不是要求每个路由器跟踪到每个其他路由器的最佳路线，而是将互联网流量的可能路线划分为层次结构。这些层次结构反映了现有的应急响应计划：个人响应者向当地指挥官发送信息，当地指挥官将多名响应者的数据结合起来，并将数据传递给区域管理者，区域管理者组装更广泛的图片，然后将其传递给州或联邦响应协调员。
我们的路由计划使直接网络连接反映了这种现实世界的应急响应层次结构。当路由器仅允许与层次结构中紧邻的邻居连接时，它们可以注意到链路何时发生故障，并更快地重新路由流量。
在现实世界中测试
我们的系统旨在与其他人一样在同一互联网上运行，并且不影响其他流量。我们在国家科学基金会的全球网络创新环境（美国各地多所大学之间的合作努力，允许研究人员使用位于全国各地的真实计算机和网络设备开发网络协议和系统）上测试了我们的系统。在我们的案例中，我们连接了27台计算机进行测试，这些测试由RIT环境、健康与安全专业的学生设计，他们中的许多人是志愿应急响应人员。
我们的测试——我们在真正的应急指挥官和人员面前进行——将我们的系统与标准边界网关协议进行了比较。当我们断开27节点网络中的链路时，多节点标签路由通信在12.5秒内恢复，这比常规边界网关协议的恢复速度快12倍。通过更改协议配置中的设置，我们可以进一步缩短延迟。
我们的系统可以轻松地安装在比仅27台测试机器更广泛的区域，特别是考虑到它简化了路由器之间信息传递的路径。这意味着事件指挥官和管理者可以更快地获得信息，并且能够更好地分配响应人员和设备以满足不断发展的需求。通过这种方式，我们的工作支持了那些在我们危难时刻支持我们的人们的努力。
本文最初发表于The Conversation。阅读原文。