در دنیای طبیعت، گونه هایی که از یک اکوسیستم مشترک استفاده می کنند، معمولا بر سر منابع آن با یکدیگر به رقابت می پردازند. نتیجه آن از بین رفتن رقبای ضعیف تر و باز شدن جا برای گونه هایی است که توانایی بقای بیشتری دارند. یک مدل کامپیوتری جدید نشان می دهد اتفاقی شبیه آنچه در دنیای طبیعت افتاده در شبکه گسترده جهانی در مورد لایه پروتکل های موجود و منقرض شده نیز به وقوع پیوسته است.

درک این فرآیند تکاملی می تواند به دانشمندان کامپیوتر کمک کند تا پروتکل های جدیدی برای سازگاری اینترنت با کاربردهای جدید و محافظت از آن در برابر تهدیدات بی شمار خلق کنند. اگر بخواهیم اینترنت جدیدی که بر پایه پروتکل های جدید به وجود می آید دچار رقابتی نامتقارن نشود باید ساختاری شبیه ساعت شنی داشته باشد و تقریبا به همان شکل اینترنت امروزی تکامل یابد.

کنستانتین دورولیس، یکی از متخصصان کامپیوتر انستیتو فناوری جورجیا معتقد است برای جلوگیری از وقوع اثراتی که امروز در شبکه و لایه های انتقالی اینترنت تجربه می کنیم لازم است طراحان اینترنت تعداد پروتکل های لایه های میانی را بیشتر کنند.

براساس مطالب ارائه شده در کنفرانس سالانه SIGCOMM معماری اینترنت از بالا به پایین شامل ۶ لایه است:

برنامه های کاربردی خاص مانند فایر فاکس، پروتکل های کاربردی مانند پروتکل انتقال ابر متن (HTTP)، پروتکل های انتقال مانند پروتکل کنترل انتقال (TCP)، پروتکل های شبکه مانند پروتکل اینترنت یا IP، پروتکل های لایه داده مانند اترنت و پروتکل های لایه فیزیکی مانند DSL.

لایه های بالایی و پایینی دارای پروتکل های مختلفی هستند، در حالی که لایه های میانی این گونه نیستند. لایه انتقال شامل ۲ پروتکل و لایه شبکه فقط یک پروتکل دارد که معماری ای شبیه یک ساعت شنی به این مدل داده است.

دورولیس و شاگردش سامر اخشابی برای ظهور اینترنتی با ساختاری شبیه ساعت شنی یک مدل تکاملی به نام EvoArch ارائه کرده اند. در این مدل با خلق پروتکل های جدید در لایه های مختلف، هم معماری شبکه تغییر کرده و هم پروتکل های فعلی در نتیجه رقابت با دیگر پروتکل ها در همان لایه از بین می روند.

EvoArchنشان می دهد در صورتی که حتی ابتدا معماری اینترنت جدید به شکل ساعت شنی بنا نشود، احتمالا در ادامه فرآیند تکامل به همان شکل خواهد رسید. دورولیس و اخشابی به این نتیجه رسیده اند که چون با گذشت زمان دقت معماری مدل جدید هم افزایش می یابد ، اساسا ساختار ساعت شنی صرف نظر از این که با چه شکلی شروع به کار کرده، صورت خواهد گرفت. اگرچه شاید این مدل برخی نمود ها و جنبه های عملی و جزئیات خاص معماری اینترنت را در بر نگیرد، اما ارائه کننده مدلی قوی است.

پروتکل ها در بالای این مدل بسیار خاص بوده و احتمال رقابت و از بین رفتن در این بخش بسیار کم و نزدیک به صفر است. در لایه های بالای اینترنت در طول زمان پروتکل های خاص و زیادی به وجود آمده اند، اما تعداد کمی از آنها تاکنون از بین رفته اند. در نتیجه قسمت بالای ساختار ساعت شنی گسترش یافته است. پروتکل های جدید در لایه های بالا می توانند با یکدیگر رقابت کرده و تنها در صورتی که عملکردشان بسیار نزدیک به هم باشد جایگزین هم می شوند. به عنوان مثال سرویس های ارائه شده توسط FTP و HTTP در لایه برنامه کاربردی خاص همپوشانی دارد و سرویس HTTP به خاطر برنامه های کاربردی نظیر مرورگر اینترنت محبوب تر شده و باعث حذف FTP می شود.

در پایین این مدل هر پروتکل به عنوان یک بخش سازنده معمولی عمل کرده و خدمات زیادی را به لایه های بالاتر ارائه می کند؛ اما به دلیل این که پروتکل های لایه پایین به روش های مختلفی استفاده می شوند هیچ کدام بر دیگری غلبه نداشته و احتمال انقراض پروتکل های لایه پایین هم کم می شود.

برای اطمینان از تنوع لایه های میانی در مدل جدید پیشنهاد شده پروتکل ها به گونه ای طراحی می شوند تا سرویس ها و عملکردشان همپوشانی کمتری داشته و نتوانند با هم رقابت کنند. براساس این مدل چنانچه عملکرد پروتکل های این لایه بیش از ۷۰ درصد همپوشانی داشته باشد باعث ایجاد رقابت در آنها می شود. در نتیجه در لایه های بالایی و پایینی گسترش مناسبی داشته و در لایه های میانی هم پروتکل های کمتر اما متنوع استفاده می شوند. در نتیجه معماری شبیه ساعت شنی در مدل جدید که محققان به دنبال آن هستند به وجود می آید.