e.motion
Статьи

Интернет. Глава 2

Авторы: Александр Белков, Дмитрий Смирнов
Опубликовано в журнале «Домашний компьютер» №12 от 17 ноября 2005 года.

Нет, не надо листать подшивку «ДК» в поисках главы первой. «Глава 2» наступает в истории развития Интернета, и мы хотим рассказать о явлении, которое называется Internet2. Да, это Интернет будущего, причем ближайшего. Когда мы приступали к подготовке статьи, мы собирались всего лишь выстроить последовательность из перспективных технологий и, включив фантазию, представить, какой Интернет ждет нас завтра. Но реальность оказалась «посильнее «Фауста» Гете»: в отдельной части отдельно взятой страны (назовем ее США) Internet2 уже построен. Однако попробуем рассказать обо всем по порядку.

Мостик в другой Интернет

Все чаще при описании различных технологий приходится делать лирические отступления, ссылаясь на интернет-сервисы будущего. Скептики скажут, есть просто Сеть, и она вполне нас устраивает! Подключение к ней в наше время — дело быстрое и недорогое; бесплатного «софта», музыки и картинок с красивыми барышнями там навалом — так зачем нужно что-то еще? Чтобы понять зачем, давайте заглянем в историю.

Двигатель нынешнего Интернета, как все знают, — система (или «стек») протоколов TCP/IP. Это понятие включает в себя сотни документов, описывающих разные стороны работы «Паутины», начиная с физического объединения компьютеров в сеть и заканчивая правилами взаимодействия браузеров и других клиентских программ с серверами.

Один из ключевых протоколов Интернета — Internet Protocol, или IP. Он подразумевает, что у каждого компьютера в Сети есть собственный адрес (IP-адрес), теоретически — уникальный. Сегодняшний Интернет работает на четвертой версии протокола IP, которую часто называют IPv4. Адреса в пространстве IPv4 описываются 32 битами (четырьмя байтами). А значит, в IPv4 возможно создать 232, то есть чуть больше 4 миллиардов адресов.

На самом деле, если бы у всех компьютеров в мире было по уникальному IP-адресу, апокалипсис наступил бы прямо сегодня: количество приборов, которым требуется собственный адрес (а зачастую и не один), вполне сравнимо с этой цифрой. Но разработчики вовремя забили тревогу, и в 1993 году началась работа над очередной, шестой версией протокола IP. В 1995 году она получила статус Proposed Standard (то есть «Почти Готового и Очень Важного для Интернета Документа»).

Возникает резонный вопрос: отчего разработчики IPv4 сделали пространство адресов настолько тесным? Дело в том, что когда создавался Internet Protocol, Сети в ее нынешнем понимании не было. Были прообразы Интернета, объединявшие несколько (возможно, несколько сотен) компьютеров. Но Сети — с ее популярностью и масштабами, проникновением во все сферы человеческой жизни, включая массмедиа, политику и экономику, — не было! Предсказать, на базе каких конкретно технологий может появиться такой монстр и может ли вообще, было трудно. IP был лишь одним из нескольких системообразующих протоколов, и ему повезло больше других. Настолько больше, что его разработчики не могли себе этого даже представить.

Итак, IPv6 возник в 1995 году. Однако его поддержка не была включена ни в Windows 95, ни даже в Windows 98. Внедрение IPv6 в коммерческую эксплуатацию было отложено на неопределенный срок, отчего некоторые специалисты поспешили предсказать скорый крах Интернета. Спасли ситуацию несколько технологий, в частности, своевременно появившаяся NAT (Network Address Translator). Она позволила транслировать внутренние адреса компьютеров, объединенных в локальные сети (например предприятий), через единый внешний IP-адрес. (Это действует как бумажная почта, которая приходит к вам на работу: конечному получателю ее приносит уже не почтальон, а секретарь приемной.) Но, как известно, чем больше в цепи звеньев, тем скорее она рвется — подобные механизмы добавили нагрузки на шлюзы, маршрутизаторы и прочие узлы Интернета, сделав теперь уже их «узким местом» IPv4.

Проблема недостаточного количества адресов в IPv4 вовсе не единственная. Она упоминается в прессе чаще других лишь потому, что ее проще всего объяснить. Вторая, не менее значительная трудность — это сложные и тяжелые таблицы маршрутизации, то есть вычисления кратчайших путей связи компьютеров друг с другом.

Эти и несколько других ключевых задач успешно решил протокол IPv6.

Хватило бы карманов!

Адрес IPv6 описывается 128 битами информации. Это предоставляет пространство для 2128 уникальных адресов, то есть примерно 340 триллионов триллионов триллионов (нет, мы не прилипли к клавишам Ctrl-V; на досуге можете вычислить точную цифру самостоятельно, воспользовавшись инженерным калькулятором). Для сравнения, количество адресов в IPv4 — всего лишь 4 294 967 296 (232), что даже меньше, чем людей на Земле (на момент написания статьи население нашей планеты немногим превышало 6 млрд. человек).

Juniper Networks T640 Router. Подобные маршрутизаторы (роутеры) работают в сети-прототипе Интернета следующего поколения.Таким образом, даже если каждый землянин в скором будущем будет носить на себе по тысяче без- или проводных источников IP-адресов, каждый IP-адрес сможет быть уникальным. Как следствие, мы распрощаемся с таким явлением как «динамический IP-адрес».

Среди ключевых нововведений IPv6 не только пространство адресов — более эффективно используются заголовки и дополнительные параметры IP-пакетов (мельчайших частей, на которые разбивается информация при пересылке через Интернет). Благодаря этому обеспечивается лучшее качество сервиса (quality of service), которое позволит маршрутизаторам умнее распределять пакеты информации в зависимости от того, к какому типу они относятся. Поясним это на примере.

Наверняка вы, как внимательный читатель «ДК», пытались запустить собственную интернет-радиостанцию. Или подключить к Сети веб-камеру и организовать шоу в реальном времени «За вебкамом». При этом не исключено, что ваше онлайн-СМИ пользовалось успехом. Скорее всего, вы сталкивались с проблемой пропускной способности интернет-канала: при нынешней организации Сети он позволяет подключиться одновременно довольно ограниченному количеству зрителей. Точнее, объем канала (например, 512 Кбит/с) следует разделить на качество вещания вашего веб-радио или ТВ (предположим, 64 Кбит/с), получив при этом не более 8 слушателей. (На самом деле — 7, потому что небольшой объем трафика будет использоваться для системных нужд, а превышение предложения вызовет проблемы у каждого из восьми абонентов.)

В случае с IPv6 ситуация выглядит умнее и удобнее для всех. Между вами и вашими абонентами, вполне вероятно, находится сеть маршрутизаторов. Предположим, что первый шаг от вас к двум из этих семи абонентов лежит через один и тот же маршрутизатор. Тогда в направлении этих абонентов от вас пойдет лишь одно соединение, которое в случае необходимости будет разветвляться на самом маршрутизаторе. Умный аппарат, действующий по законам IPv6, сам поймет, что пакеты являются потоковым звуком или видео и могут быть предназначены нескольким абонентам, и не станет забирать у вас второй раз ту же самую информацию. У вас же освободится вакансия для очередного, восьмого слушателя.

В этом грубом примере мы описали лишь одно свойство IPv6: «мультикастинг»; на самом деле, в алгоритмы маршрутизации изменений внесено гораздо больше.

Итак, IPv6 позволяет интеллектуально распределять нагрузку на сетевые узлы. Вместе с этим в протоколе реализованы многие требования безопасности, которая становится все более критичной в условиях разрастающейся Сети. Новая версия IP позволит передавать данные, защищенные криптографическими алгоритмами на уровне IP-пакетов. Адрес IPv6 включает в себя аппаратный MAC-адрес каждого сетевого устройства. В совокупности с количеством возможных адресов это означает, что каждый IP-адрес станет уникальным, как отпечатки пальцев. Также IPv6-устройства будут поддерживать такую сказочную для нынешних IT-специалистов возможность, как автоконфигурация1. Следовательно, параметры подключения к Сети и идентификации в ней никогда не придется перенастраивать, вне зависимости от того, в какой сети или части света вы находитесь.

Пока не съест

Попробуем классифицировать основные «плюсы» IPv6. Мы уже упомянули расширение адресного пространства, возможность автоконфигурации сетевых устройств, внедрение в протокол средств обеспечения безопасности, а также оптимизацию пакетов данных, которые будут меньше нагружать маршрутизаторы. Автоконфигурация повлечет за собой большую мобильность сетевых устройств, так как они будут прозрачно переходить из одной сети в другую, не только не требуя ручной перенастройки, но даже не прерывая сеанса связи. Наконец, типы передаваемых данных будут разделены на классы (как, например, звук или видео, которые мы упомянули в примере).

Что же мешает широкому распространению столь полезного протокола? В первую очередь, прогресс тормозит проблема перехода. Еще не решены все вопросы одновременной работы IPv4- и IPv6-устройств. Машины, работающие по протоколу версии 6, могут взаимодействовать и с «четверкой», но обратная совместимость пока вызывает затруднения. Получается, что Internet2 «обнимет» своего предшественника, но не расширит его. Эта ситуация сохранится до окончательного поглощения первого Интернета вторым и полного аппаратно-программного перехода на IPv6. Естественно, в сетях такого масштаба и сложности всплывет еще не один десяток новых проблем. (Вспомните, например, уязвимости, которые около года назад нашли в действующих, казалось бы, уже целую вечность DNS-серверах).

Переход на IPv6 отчасти напоминает «проблему 2000 года»: одним это кажется почти неразрешимой задачей, другим — надуманной. Ясно пока одно: время IPv6 настанет столь же неизбежно, как в свое время Миллениум. Гарантия скорого появления IPv6 в нашей жизни — это встроенная поддержка данного протокола в грядущих версиях Windows — клиентской Vista и серверной Longhorn. Из ныне существующих «окон» IPv6 поддерживают Windows XP с пакетами заплаток SP1 и SP2 и Windows Server 2003.

А вместе с новым IP-протоколом к нам вплотную приблизится Internet2. (Да-да, IPv6 — лишь одна из составляющих, но вовсе не синоним нового поколения Сети.) Посмотрим, что реально сделано в этом направлении.

Так получилось

Где же пятая версия IP, спросите вы? Сложилась забавная ситуация: разработчики другой технологии, имеющей отношение к передаче потоковых данных и носящей название ST2, по неосторожности также называли свое детище IPv5. Почему так получилось, сейчас никто толком не помнит. Но в этой истории важно, что проект ST2 был закрыт и заброшен. Создатели же Internet Protocol, во избежание путаницы, присвоили следующей за IPv4 версии сразу шестой номер.

Значит ли это, что очередной версии, если такая понадобится в обозримом будущем, будет присвоен номер 7? Вы будете смеяться, но — точно нет. (И после этого гуманитариев упрекают в нелогичности!) Протокол IPv7 разрабатывался наряду с другими как один из вариантов расширения IPv4, но также не получил развития. Кроме того, в 2004 году китайцы, знаменитые своей незаинтересованностью в интеграции с мировыми технологиями и склонностью к собственному, особенному пути развития, внесли в нумерацию IP окончательную путаницу, начав разработку протокола IPv9. (К слову, в Китае же разрабатывается GSM-несовместимая версия сотовой телефонии третьего поколения, и, вполне вероятно, под эти стандарты вскоре придется подстраиваться остальным 75% населения планеты.)

Заговорщики

Некоторое время назад две сотни американских университетов и компаний-разработчиков (среди которых — Sun Microsystems, Cisco Systems, Intel, Comcast и другие) объединили усилия и основали некоммерческий консорциум, который скромно назвали Internet2. Основная его задача — разработка программ и технологий для Сети нового поколения. Все они «заточены» под высокоскоростную передачу данных. Итак, первая и главная особенность Интернета будущего — скорость. Она не должна быть ниже 100 Мбит/с, базовая же пропускная способность сети — 10 Гбит/с. (Понимаете, на что намекают производители компьютерного железа, уже сейчас встраивающие в ваши домашние компьютеры по паре гигабитных сетевых карт?)

В 1998 году участники Internet2 построили тестовую исследовательско-образовательную сеть Abilene. Она объединяет около 100 университетов, и новые идеи и технологии «обкатываются» именно на ней.

Название сети имеет свою историю. Абилин — это городок в штате Канзас. В 1860 году там находился «пограничный» узел американской железной дороги «Юнион Пасифик». В свое время «Абилин» означало границу с необжитыми, неведомыми землями, которые могут таить в себе огромные (а главное — ничьи) богатства. Сеть Abilene Network также стала пограничной станцией пересадки, с которой начинается исследование нового Интернета.

Abilene нельзя называть самостоятельной, существующей отдельно от остального Интернета сетью: это скелет Интернета будущего, который сейчас обрастает новой функциональностью. О «настоящести» сети говорит то, что Американская ассоциация звукозаписывающей индустрии (RIAA) уже вчинила несколько исков к обитателям Abilene — студентам, которые, разумеется, немедленно начали активно обмениваться музыкой и фильмами.

«А как обстоит дело на территориях, где мало кого волнуют проблемы авторских прав?» — спросите вы. Обстоит… оптимистично! На Востоке (Китай, Япония и Южная Корея) сети на базе IPv6 начнут внедряться уже с 2006 года. Японская компания NTT Telecom несколько лет назад анонсировала коммерческие услуги на базе «шестерки». И даже у российских IT-организаций есть своя доля IPv6! Так, в 1999 году сегмент новых адресов получила Исследовательская академическая сеть FREEnet, ставшая первым в нашей стране IPv6-провайдером. FREEnet — это несколько столичных институтов и НИИ, а также более 15 региональных сетей. Примеру FREEnet последовали сети RUNNet/RBNet в 2001–2003 годах, а также ELTEL и NLine в 2004-м.

Российские организации участвуют и в Международном IPv6-форуме, в который входят Cisco, Hitachi, Hewlett Packard, NTT, Nokia, Deutsche Telekom, Microsoft, Telia, IBM, Siemens и другие. Создан также Российский национальный форум IPv6. Подробнее о деятельности этих компаний можно узнать здесь.

Никакой фантастики

Давайте, наконец, подумаем, зачем нам будет нужен Internet2 с его безумной скоростью и оптимизированными до предела сетями.

Во-первых, неограниченное количество постоянных IP-адресов позволит подключить к Сети вообще ВСЕ. Интернетизация охватит самые немыслимые области жизни, подобно проходившему в свое время процессу электрификации. Ведь были же зачем-то электрифицированы фотоаппараты и зубные щетки, часы и детские игрушки? Интернет, поверьте, захватит не меньшие пространства. Концепция «интеллектуального дома» (офиса, кухни, гостиной) подразумевает удаленное управление домашними приборами. Сейчас это — холодильники, кондиционеры и микроволновые печи с IP-адресами. Завтра подключенными к сети окажутся дверные замки и прочие охранные системы; датчики влажности и температуры, встроенные прямо в стены, а также движения или неподвижности (недавно интеллектуальный бассейн в Англии спас тонущего ребенка!); индикаторы здоровья и системы автомобиля. Дело даже не в том, что человеку нужно будет следить за всем этим — самим приборам будет удобнее таким образом «общаться» друг с другом. Единообразие интерфейса непременно окупится, так как, по сути, все приборы начнут «разговаривать» на одном языке.

Разобравшись с преимуществами количества IP-адресов, переходим к преимуществам скорости. В условиях, когда видео- и звуковой сигнал высокого качества станет возможно передавать в любую точку мира без задержек маршрутизации, в Интернет уйдет не только телефония. За ней последует и телевидение. Но по порядку… Уже сейчас львиная доля телефонных переговоров в мире осуществляется с помощью IP-сетей, то есть Интернета. До сих пор это происходило так: пользователь звонил местному оператору и набирал требуемый номер. Оператор соединял его со шлюзом, который оцифровывал голос и превращал его в поток данных. Данные передавались по Интернету в вызываемый город, где также установлен шлюз «Интернет–телефонная линия». Шлюз в вызываемом городе набирал номер нужного абонента, остальное было делом техники. Однако за последний год произошли три маленькие революции.

Первой из них можно назвать появление сервиса Skype. Эта программа, так похожая на миллионы существовавших до нее голосовых пиринговых клиентов, была оснащена невиданным ранее по эффективности кодеком (упаковщиком голоса). Даже на медленных модемных соединениях Skype передавал голос практически без искажений, а на любом канале DSL-уровня качество звука было вовсе идеальным. Пользование программой было абсолютно бесплатным, так как она действовала по принципу ICQ — просто соединяла пользователей друг с другом и вела их учет. Skype набрал несколько десятков миллионов пользователей за первый год своего существования.

Вторая революция — это изменившееся, ставшее более серьезным, отношение к подобным сервисам со стороны IT-корпораций, залог того, что подобные сервисы не умрут. Так, Skype был достаточно быстро куплен интернет-гигантом eBay. Если до этой сделки ежедневный прирост числа пользователей системы был около 140 тысяч человек, то имя eBay принесло сервису еще по 30 тысяч клиентов ежедневно. Наконец, третьей микрореволюцией мы назовем технологическую находку компании Siemens. Она выпустила в свет USB-устройство Gigaset M34, которое, казалось бы, является обычной базой для DECT-трубок, с той лишь разницей, что присоединяет их к… правильно! — к Skype! Таким образом, было произведено плавное соединение домашнего оборудования с перспективными интернет-технологиями, и необходимость в наземных телефонных линиях стала отпадать.

Выводы очевидны. Высокоскоростной Интернет и сотовые сети третьего поколения (по скорости они рассчитаны и на передачу живого видео) объединятся. Технологии беспроводной передачи данных расцветут во всем многообразии — от спутниковых и GSM до Wi-Fi, Bluetooth и еще более экономных. С помощью этого набора проводные наземные сети, а с ними и привязка к местности уйдут в прошлое и станут лишь вспомогательными для действительно Повсеместно Протянутой Паутины, невидимой глазу пользователя (жертвы?). Итак, нас ждет мобильность, видеотелефоны, видеоконференции. А мы ждем их.

Естественно, мобильность не должна превратиться в анархию. За примером реализованной анархии не нужно ходить далеко: дойдите до любого ларька с бывшими в употреблении сотовыми телефонами. В будущем, когда в их IP-адреса (непременный атрибут функционирования) будут прошиты их же аппаратные номера, телефон можно будет найти практически сразу. Кроме того, все идет к объединению «аппаратных адресов» самого человека с его документами: в российские паспорта следующей версии будут внесены биометрические данные владельца. Системы, открывающие доступ к документам или помещениям по результатам сканирования радужной оболочки глаза или отпечаткам пальцев, уже давно функционируют. Отсюда несложно сделать вывод, что объединение паспорта, биометрических данных, информации о банковских счетах и правах доступа всюду — от Интернета до собственной квартиры — не за горами. Технологическая почва для этого почти готова.

Наконец, телевидение, а также примкнувшее к нему радио и индустрия развлечений. Вариантов развития у него немного. Оно станет а) цифровым; б) высококачественным; в) передаваемым по тем же сетям, что и данные, то есть по Интернету; г) интерактивным по мере надобности. Каналов в распоряжении человека, технически, будет столько, сколько их есть в природе, а практически — столько, за сколько он сможет заплатить. Плюс-минус варианты, придуманные маркетологами будущего.

Вместо заключения

Возникает последний вопрос: почему при феноменальных возможностях сетей нового поколения мы еще не видим на каждом столбе объявления от провайдеров Internet2?

Это вполне объяснимо. Переход на новые технологии стоит огромных, действительно огромных денег. Дело даже не в затратах на новое оборудование и программы — на это у провайдеров средства найдутся. Как и любой новый продукт, Internet2, IPv6, мультикастинг — назовите как угодно — надо продать потребителю! Потребуются гигантские вложения в образовательные программы и рекламные кампании на национальном уровне. В настоящий момент подобные вложения мало кому выгодны. Первый, кто решится рекламировать сети нового поколения, подготовит почву не только себе, но и конкурентам. Поэтому пока что транс- и просто национальные корпорации разрастаются вширь. Они поглощают друг друга и привлекают все новых неохваченных абонентов, которых в России остается еще очень много. Ведь пока мы с вами рассуждаем здесь о новом Интернете, 50% населения едва слышали о старом.

Впрочем, темпы роста телекоммуникационного рынка вызывают оптимизм: в скором времени (через два-три, максимум четыре года) продавать новые технологии станет выгоднее, чем старые. И тогда, но не раньше, Internet2 перестанет быть уделом научных и академических сетей.

Между прочим

В документах 1998 года специалисты прогнозировали, что 4 миллиарда IP-адресов закончатся к 2018 году. В 2000-м говорили, что их хватит до 2013-го, в 2005-м стало очевидно, что до наступления первых проблем осталось два-три года.

Чтобы примерно представить, сколько приборов сейчас реально претендуют на IP-адреса, достаточно вспомнить, что в 1996 году в мире действовало 300 миллионов персональных компьютеров, в 2000-м эта цифра уже приближалась к 600 млн., а к 2010 году прогнозируют цифру в 1,3 млрд. К ним стоит добавить серверы, а их также немало, сетевое оборудование, которое составляет физическую основу Интернета, КПК, сотовые телефоны и другие устройства с выходом в Сеть.

В 2004 году в мире было зарегистрировано 63 миллиона доменных имен.

В 2002 году компания LG представила общественности первый холодильник с выходом в Интернет. В 2005 году его уже можно купить в России.

В популярной прессе упоминается, что разрядности IPv6 хватит более чем на 1000 адресов на каждый квадратный метр поверхности нашей планеты. Наши собственные вычисления показывают, что это цифра занижена на несколько порядков. Площадь поверхности Земли, к слову, — 510 073 млн. км2.

Правительство США обязало все государственные организации перейти на использование IPv6 к 2008 году. Это значит, что эра коммерческого Internet2 начнется менее чем через три года.


1 Иначе — представляете, каково было бы настраивать 340 триллионов триллионов триллионов устройств?

  • WordPress

Speak Your Mind

Tell us what you're thinking...
and oh, if you want a pic to show with your comment, go get a gravatar!

e.motion