Интернет постоянно эволюционирует. 40 лет назад я учился в аспирантуре Калифорнийского технологического университета и работал над ПО для подключения компьютера под названием Сигма-7, к первому узлу сети ARPANET. Эта сеть создавалась министерством обороны США для эксперимента по тестирования технологии коммутации пакетов. В 1979 году люди думали, что коммутация пакетов — это дурацкая идея. Связь тогда работала по другим принципам, а телефонные компании считали, что США не заинтересованы в такой технологии. Но они согласились предоставить каналы связи для тестов.
Основной задачей Сети было изучение того, как можно делиться вычислительными ресурсами в среде многих университетов, участвовавших в проекте. В начале своего существования, ARPANET состоял всего из 4 узлов. К 1972 году в нем было около 35 узлов, в основном в США, но некоторые уже находились в Европе.
В течение следующих 30 лет Интернет вырос до гигантских размеров, но в основе своей он остался сетью сетей: независимых, децентрализованных.
В первое десятилетие число компьютеров подключенных к Интернету росло примерно вдвое каждый год, последние 20 лет — вдвое каждые 5-6 лет, но это только число видимых машин. В мире множество корпоративных, служебных или университетских сетей, которые находятся за сетевыми экранами и не видны для внешних пользователей. К 2010 году в Интернете стало уже 2 миллиарда пользователей, хотя число видимых машин равно примерно 800 миллионам. Но еще быстрее растет число пользователей мобильной связи — в мире их уже более 4.5 миллиарда. И для очень многих людей первое знакомство с Интернетом, а порой и единственное устройство, с которого они могут выходить в Сеть — это мобильный телефон. Людям и компаниям, бизнес которых связан с Интернетом, важно понять, каким образом им предоставлять их сервисы, учитывать ограничения мобильных устройств.
Меня иногда спрашивают, чтобы я мог изменить, если бы вернулся в прошлое. Я должен признаться, что сделал несколько серьезных ошибок, когда мы выбирали, сколько значений понадобится для адресного пространства в сети. Но вы должны понимать, что мы лишь проводили эксперимент. В 1974, когда вышла наша научная статья, мы даже в мечтах не предполагали, во что превратится наше детище. Кто-то из инженеров предлагал использовать 128-разрядные адреса, но мы подумали, зачем так много? Даже 32 разряда дают нам 4.3 миллиарда уникальных адресов, и то вряд ли нам понадобится такое количество. Все считали, что проводят эксперимент, но вот только он не закончился. Так что сейчас нам приходится вводить IPv6, адресное пространство которого содержит 128 бит. Другой важный момент, который мы упустили — это безопасность передачи данных в сети. К сожалению, когда мы создавали TCP/IP, все основные технологии этого рода были засекречены. Позже мы узнали, что в те же годы такие ученые, как Уитфилд Диффи и Мартин Хеллман вели работу над идеей криптографии с открытым ключом. К счастью принципы TCP/IP позволили позже разработать и внедрить защищенные версии протоколов, такие как HTTPS.
Я хотел бы отметить, что испытываю огромное уважение к российскому научному сообществу, внесшему большой вклад в развитие Интернета. 20 лет назад ученые, сотрудники Курчатовского института, сделали первые шаги к развертыванию сетей на территории России. Такие люди, как Евгений Велихов, Алексей Платонов, Алексей Солдатов создали сети RELCOM, GLASNET, USENET и продолжают работать над развитием Интернета до сих пор. Так с 2004 года академическое сообщество России активно поддерживает развитие научной сети GLORIAD, рассчитанной на скорости до 100 гбит/сек. GLORIAD охватывает все северное полушарие и объединяет множество университетов и научных заведений. Международное сотрудничество является ключевым для прогресса Интернета, потому что в одиночку такой проект не сможет осуществить никто. И то, что президент Медведев так живо интересуется современными технологиями — это прекрасно! Гораздо хуже, когда наоборот, как было в Америке при предыдущей администрации.
Еще 10 лет назад больше всего пользователей находилось в Северной Америке, однако сейчас первенство перешло к Азии. Причем половина из них живет в Китае. Несмотря на большое число пользователей, в Азии достаточно низкий процент проникновения Интернета — всего около 21%, так что когда уровень проникновения будет соответствовать западным странам, Азия еще больше вырвется вперед. Если вы планируете предоставлять услуги в глобальном масштабе, вам необходимо осознавать эту тенденцию. В Азии другая культура, другие языки, что делает для западных компаний работу на этих рынках весьма непростой. В странах Евросоюза проникновение Интернета составляет в среднем 60%. Хотя в объединенную Европу входит все больше стран и прогнозы по росту числа пользователей делать довольно сложно, этот регион уже находится на втором месте. В Африке живет более 1.1 миллиарда людей, но лишь 10% из них имеют доступ к Сети, и часто лишь через недорогие мобильные телефоны.
Проникновение Интернета в бывших странах СССР составляет в среднем от 20 до 40%, не считая прибалтийских стран с одной стороны, и Туркменистана с другой, при этом Россия с ее 44% проникновения — выше среднего. При этом за последние 10 лет в странах региона наблюдается быстрый рост числа пользователей. Ускорить рост может и введение нелатинских доменных имен (Винтон Серф возглавляет комитет IETF по разработке и внедрению интернационализованных доменных им.— прим. редакции). Уже одобрены 9 доменных зон в национальных языках (5 из них — на китайском языке, 3 — на арабском), в том числе, как вам наверняка известно, домен. РФ. И в скором будущем таких доменных зон станет больше, что будет удобно для людей, которые не знают английского языка или не привыкли им пользоваться. И хотя многие говорят, что в Интернете появятся анклавы, мы в Google считаем, что технологии машинного перевода нивелируют эту проблему.
Винтон Серф, вице-президент компании Google, разработчик протоколов TCP/IP, один из «отцов» Интернета
Сигма-7 уже давно в музее, и некоторые считают, что я тоже должен быть там вместе с ней 🙂
Другим важнейшим направлением развития Интернета является так называемый «Интернет вещей». Уже существует множество бытовых устройств, подключенных к Сети: от телефонов до холодильников. Казалось бы, зачем нужен Интернет в холодильнике? Я не знаю как принято в России, но в США люди часто наклеивают листочки с напоминаниями или сообщениями для других членов семьи на холодильник. Конечно, вы можете оснастить холодильник сенсорным экраном и писать с холодильника почту или вести блог. Но это довольно банально. Представьте, если бы все продукты, которые бы вы поместили в холодильник, имели бы RFID-чип, то холодильник мог бы узнать, что лежит у него внутри, поискать в интернете рецепты и отправить их вам на мобильный. Или, например: вы инженер и уехали в отпуск, и тут вам приходит письмо от холодильника, что «не знаю, сколько там еще молока осталось в пакете, но вы поставили его в меня 3 недели назад, и скоро оно отрастит ноги и убежит». Или вы идете в магазин, а холодильник посылает вам смс с напоминанием купить соус Маринара, потому что все остальное для рецепта в нем уже лежит. Надо заметить, что в Японии подобная техника уже активно внедряется. Например, они изобрели весы с подключением к интернету. И когда вы становитесь на них, отправляется информация вашему диетологу. Это может и не так плохо, но холодильник же может быть подключен к той же сети. Возвращаетесь вы домой, а холодильник предлагает лишь диетические рецепты, а то и вовсе не хочет открываться! Но кроме таких вот бытовых устройств, внедряются так называемые сенсорные сети. В различных областях деятельности используются датчики. В моем доме в каждой комнате есть датчики освещенности, температуры и влажности, информация с которых собирается на сервере у меня в подвале. Вы скажете, что только техноманьяку могут понадобиться такие данные. Но если я накоплю информацию за весь год, то потом я смогу анализировать, насколько хорошо распределяются тепло и воздух у меня в доме, и смогу усовершенствовать систему. Есть у меня и винный погреб, где поддерживать температуру важнее всего. Так вот у меня там стоят специальные датчики, которые посылают мне сообщения, когда температура поднимается выше 15.5 градусов. Правда однажды, когда я был в отъезде, мой погребок присылал мне сообщения каждые 5 минут, и теперь я устанавливаю систему, которая позволила бы мне контролировать термостат удаленно. А потом я подумал, а что если установить RFID-метку в пробку каждой бутылки вина в моем погребе? Тогда я всегда смогу знать, что у меня сейчас есть и не стащил ли кто у меня пару бутылок. Но таким образом можно, к примеру, и контролировать качество вина, не открывая бутылки, и подарить то, которое начинает портиться другу, в вине не разбирающемуся. Таких вот сенсорных систем появляется все больше, и они помогают контролировать множество процессов как в быту, так и в производстве.
Похожий принцип используют системы Smart Grid, которые становятся особенно популярны в США. Smart Grid — это «умные» электрические сети. Когда наступает жара, и множество людей включают кондиционеры, а еще, как я слышал, у вас отключают горячую воду, и люди подключают обогреватели — это не только значительно увеличивает нагрузку на сеть, это еще и дорого для потребителя (в США тарифы зависят от уровня потребления электроэнергии). Представьте, что вы можете сказать обогревателю не греть воду в следующие 15 минут, потому что действует дорогой тариф. С другой стороны, электрическая компания будет знать, что вам не нужно подавать дополнительную мощность в это время, и перенаправить энергию на ту подстанцию, которая нуждается в этом больше всего. Таким образом, вся система становится гораздо более эффективной. В конечном счете, мы будем использовать роботов таких как C3PO, которые смогут общаться с умными устройствами!
А что будет с Интернетом в будущем? Давайте попробуем заглянуть вперед не только во времени, но и в пространстве! С 1998 года я сотрудничаю с NASA над проектом межпланетного Интернета. Это, конечно, не имеет никакого отношения к моей работе в Google: компания пока не планирует расширять бизнес на другие миры. В настоящий момент существует информационная сеть для спутников: в Мадриде, Канберре и Калифорнии стоят три больших тарелки, которые в любой момент времени могут принимать сигналы от спутников по системе точка-точка. Но она не настолько надежна и функциональна, как Интернет. Но что нужно сделать, чтобы построить такую сеть в космосе? Рано или поздно, человек отправится на Марс и дальше, в глубокий космос. В 2004 году два космических аппарата совершили посадку на Марсе. План был связать марсоходы напрямую с землей, но пропускная способность каналов была слишком мала. Более того, слишком долгое использование передатчиков перегревало аппараты, так что ученые не могли получить интересующие их данные. Потом одному инженеру пришло в голову, что на марсоходах есть второй, более скоростной передатчик, которое не может передавать данные на Землю напрямую. Аппараты были перепрограммированы так, что они передавали информацию на спутник на орбите Марса, потом на МКС, а потом на Землю, в наиболее оптимальный момент прохождения орбиты. Фактически, у нас получилась система с коммутацией пакетов. На следующей экспедиции на Марс такая система уже была заложена в аппараты изначально. Но какие протоколы нужны для работы Интернета в масштабе солнечной системы? TCP/IP не подходит из-за расстояния между планетами и ограничения скорости света. Минимальное расстояние между Землей и Марсом — 35 миллионов километров, а максимальное — 135 миллионов. Поэтому сигнал будет идти от 3.5 минут до 20, и это только в одну сторону! Но стандартные протоколы рассчитаны на задержки в миллисекундах, а не в минутах. Таким образом, нам пришлось разрабатывать устойчивые к задержкам и помехам протоколы передачи данных. Так появился протокол DTN (Disruption-Tolerant Networking). Система была успешно опробована на Земле, и сейчас она установлена на МКС. Несколько лет назад был запущен спутник Deep Impact, для исследования кометы. Спутник до сих пор работает, и мы попросили NASA загрузить на него нашу систему, чтобы опробовать ее на значительном удалении от Земли. Мы даже включили эти протоколы в код Android, так что скоро вы сможете отправлять сообщения в космос! Мы хотим, чтобы космические державы устанавливали наши протоколы на все корабли, отправляющиеся в космос, чтобы они могли общаться между собой. Тогда с каждым новым аппаратом мы будем добавлять новый узел в нашу сеть, даже когда он завершит свою научную программу. Тогда через 50-100 лет, к тому моменту, когда мы будем все дальше продвигаться в исследовании космоса, мы уже будем иметь надежную информационную сеть для поддержки беспилотных и пилотируемых космических миссий. Я счастлив находится у истоков этой сети будущего. Конечно, за свою жизнь я не увижу того, как она будет развиваться, но многие из вас, а уж ваши дети точно будут ее пользователями!
Открытая лекция Винтона Серфа прошла в Москве, в институте медиа и дизайна «Стрелка» летом 2011 года.
Публикуется с разрешения Google Россия.