Интернет2: причины появления и перспективы развития 100 Гбит/с сети

Интернет. Немного истории

1962 год. Доктор Ликлайдер (J.C.R. Licklider) возглавляет исследования ARPA по вопросам военного применения компьютерных технологий. Основная цель исследований – использовать взаимодействие имеющихся государственных компьютеров. А именно – построить сеть из функционально равноправных узлов, автономных и оснащенных собственными приемо-передающими блоками обработки информации. Такой подход позволял сделать Сеть устойчивой к сбоям.

Эксперименты по объединению удаленных узлов состоялись в 1965 году, когда были соединены компьютеры TX2 Массачусетского технологического института (MIT Lincoln Lab) и Q32 корпорации SDC (System Development Corporation) в Санта-Монике. Интересно, что обмена пакетами между ними в то время не происходило, обмен данными осуществлялся посимвольно (к примеру, текстовый документ из 100 знаков передавался по буковке: сначала первая буква, потом вторая – и так до тех пор, пока не подойдет черед последней).

1967 год. На симпозиуме ACM (Association for Computer Machinery) был озвучен план создания национальной сети с пакетной передачей данных. При пакетной передаче отсылаемая информация делится на части и отправляется в таком виде через разные узлы, чтобы в конце снова соединиться в одно целое. Пакетная технология была намного более гибкой, позволяла сохранить работоспособность Сети даже после выхода из строя множества узлов.

1969 год. Министерство обороны США утверждает ARPANET (Advanced Research Projects Agency NETwork) как ведущую организацию для исследований в области компьютерных сетей. Первым узлом Сети стал UCLA (University of California Los Angeles) - Центр сетевых разработок, а вскоре к нему присоединились ряд ведущих исследовательских институтов страны: Стэнфордский институт (SRI), университет Юта, университет Санта-Барбары (UCSB - Culler-Fried Interactive Mathematics) и др.

Начало 1971 года. Сеть используется в научной работе, совершенствуются протоколы. Составляют интернет 15 узлов (университеты и исследовательские лаборатории США): UCLA, UCSB, SRI, University of Utah, CWRI, BBN, MIT, SDC, RAND, Harvard Lincoln Lab., Stanford, UIU(C), NASA/A, CMU, объединивших 23 хоста.

1972 год. Группа аспирантов, возглавляемая профессором Стэнфордского университета Винтоном Кирфом (Vinton Cerf) разрабатывает ряд протоколов обмена, превратившихся позднее в TCP/IP. Как отмечал В. Кирф в 1994 году, "Знал бы я, что протокол TCP/IP станет международным промышленным стандартом, используемым миллионами людей, я бы выбрал больше, чем 32 разряда адресного пространства, и внимательнее отнесся бы к высокоскоростным средам с длительной задержкой" (Vinton G. Cerf. The Internet Phenomenon.). Была опубликована спецификация Telnet (RFC 454). Про проблему 32-бит адресного пространства читайте ниже. В интернет2 она решена.

1973 год. К сети ARPANET впервые подключаются «извне». Такой чести удостоились машины из Англии (University College of London) и Норвегии (Rogee Radar Establishment).

1982 год. 1 января 1983 года Министерство обороны США объявило TCP/IP своим стандартом.

1990 год. ARPANET прекращает свое существование, и её функции переходят NSFNET (National Science Foundation). К Сети подключились Австрия, Бельгия, Аргентина, Бразилия, Индия, Греция, Ирландия, Испания, Швейцария, Чили и Южная Корея.

В CERN (Centre European pour la Recherche Nucleare), Тим Бернес Ли (Tim Berness Lee) разработал World Wide Web (WWW) - наверное, самую популярную службу за всю историю сети Интернет. По популярности среди пользователей WWW обошла ранее внедрённая Telnet и вскоре к Сети подключились Алжир, Ливан, Нигер, Армения, Бермудские острова, Буркина-Фасо, Ямайка, Литва, Китай, Колумбия, Марокко, Масау и др.

 

Вопрос о точной дате подключения России к сети Интернет достаточно спорный. Ориентировочная дата «начала» отечественного интернета – лето 1989 года, когда небольшая локальная сеть на кафедре в ИПК Минавтопрома зарегистрировалась на хосте Хельсинского университета. Соединение проходило по международному трафику – с единственного на кафедре телефона. Времена были советские, трафик оплачивался государством.

Читать подробно об истории интернета

 

Чем плох «обычный» интернет?

Что ни говори, но современный интернет далёк от идеала:

  • Адресное пространство 32-битное, что вызывает нехватку IP-адресов. И не это удивительно, ведь сегодня даже холодильник способен выйти в сеть. К интернету не против подключиться и любители мобильного сёрфинга. Представьте, сколько уникальных IP-адресов требуется, чтобы осчастливить каждого пользователя мобильного браузера и ICQ. Сегодня отдельный IP-адрес, в мобильных и традиционных сетях, обычно назначается за определённую месячную плату. В противном случае приходится довольствоваться «общественным» IP и мириться с проблематичным доступом к ряду сервисов.
  • Сложность массового изменения IP-адресов. По существу, IP-адрес состоит из двух составляющих, одна из которых определяется интернет-провайдером, а вторая находится в ведении организации-пользователя. При изменении каждой из этих составляющих (например, при переходе к другому поставщику интернет-услуг) приходится решать задачу "перенумерации" узлов сети, то есть массового изменения их IP-адресов. Для этого нужны развитые средства автоматического конфигурирования, позволяющие узлам сети динамически выяснять IP-адреса, находить маршрутизаторы, определять адреса смежных узлов и т.п. Для решения проблемы необходима большая, чем позволяет IPv4, структуризация сетевых адресов, а также пересмотр управляющих протоколов, таких как ARP и ICMP.
  • Особенность функционирования сети Интернет – маршрутизация – передача пакетов с информацией по цепочке серверов в пункт назначения. Добираясь от сервера до клиента, файл проходит через несколько промежуточных узлов – маршрутизаторов. Каждый из них осуществляет маршрутизацию: просматривает заголовок очередного пакета, решает, куда передать этот пакет, и пересылает его. То есть маршрутизаторы управляют потоками информации в сети Интернет. Сложность обработки проистекает из переменной длины заголовка и необходимости пересчитывать его контрольную сумму. Как следствие, на гигабитных скоростях на вес золота каждый такт процессора.
  • Зачастую ширины интернет-канала не хватает для онлайн-вещания качественного видео и аудио (на сервисах типа YouTube видео имеет невысокое качество), что сказывается на развитии телерадиовещания в Сети. Сюда же относится и проблема увеличения эффективности использования интернета, которая остро стоит среди представителей научно-исследовательской среды: биологов, медиков, физиков и т.д. Не секрет, что для проведения видеоконференций в реальном времени существующих возможностей современного интернета недостаточно.
  • Недостаточная безопасность сетевых протоколов. Угроз для web-серверов так много, что существует целая их классификация. Особенно неприятно отсутствие стандартных средств для шифрования данных. Исходный IP-адрес идентифицирует отправителя, но каких-либо аутентификаторов в пакете IPv4 нет, поэтому проверить подлинность отправителя практически невозможно, как невозможно и сформировать защищенный канал передачи данных с произвольным абонентом сети. Конечно, повысить безопасность вполне реально, но лишь на программном уровне, что понизит общую производительность. Средства безопасности желательно реализовать на «железном» уровне, поскольку тогда они будут функционировать прозрачным для приложений образом, то есть не придется вносить изменения в существующее ПО.
  • Особенности Интернет2

    Интернет2 появился в 1996 году благодаря усилиям более 100 университетов и множества частных компаний-спонсоров, таких как Cisco Systems, 3Com и MCI Communications. Сейчас проект находится в тесном взаимодействии с объявленной администрацией Клинтона инициативой NGI (Next Generation Internet), на финансирование которой в 1999 году он запросил у Конгресса 110 миллионов долларов. С 2003 года большинство производителей компьютерного оборудования обеспечивают техническую поддержку сети будущего (что выражается хотя бы в поддержке высоких скоростей подключения).

    NGI можно понимать и как нечто отдельное, и как составную часть интернет2. Этот проект ставил перед собой практически те же самые цели, что и интернет2, однако предназначался для использования государственными учреждениями, в частности НАСА и Министерством обороны. С течением времени эти две сети стали структурами, имеющими не только схожие цели, но и в значительной мере общие ресурсы. Самое же главное различие между ними заключается в том, что создание Next Generation Internet полностью оплачивалось из бюджета деньгами налогоплательщиков, а интернет2 финансируется из частных фондов. Кроме того, проект NGI объявлен на сегодня закрытым – как выполнивший в основном поставленную перед ним задачу, а сеть интернет2, напротив, непрерывно расширяется и обретает новые перспективы.

    Интернет2 сегодня – некоммерческий консорциум из 207 американских университетов, научно-исследовательских центров и крупных компаний, таких как Qwest Communications, Cisco Systems, Microsoft, Intel, Lucent Technologies. Территориально интернет2 находится в США. Важно понимать, что текущий проект – промежуточное звено, зародыш полноценного интернет2. Паутина нового поколения состоит из узловых точек - GigaPoPs (Gigabitcapacity Points of Presence). Количество таких точек превышает 30 и постоянно растет. GigaPoPs соединены магистралью Internet 2 Backbone Networks.

    Последнее достижение интернет2 - увеличение скорости передачи данных до 100 Гбит/c. Ранее теоретический максимум был 10 Гбит/с. Такой фантастический показатель - результат работы физиков, которым удалось передавать в едином оптическом кабеле 10 световых потоков с различными длинами волн. HD-версию фильма "Матрица" по новой сети можно передать за несколько секунд. В 10 Гбит/c интернет2 понадобилось бы полминуты, а в обычном интернете - и вовсе, несколько часов. Такая скорость пригодится, например, физикам для обмены результатами "тяжёлых" вычеслений и астрономам для получения чётких изображений с телескопов.

    Цели консорциума интернет2

    В цели консорциума входит:

  • Создание самой совершенной сети для американских(!) исследовательских сообществ.
  • Разработка революционных интернет-приложений.
  • Обеспечение быстрого распространения новых сетевых служб и приложений для широких кругов пользователей интернета.
  • Основные рабочие группы и проекты консорциума:

    • Протокол IPv6 (IPv6 Working Group). Важнейшие нововведения IPv6 состоят в следующем:
      • упрощен стандартный заголовок IP-пакета;
      • изменено представление необязательных полей заголовка;
      • адресное пространство расширено до 128 бит (16 байт), этого достаточно, чтобы обеспечить объединение миллиарда сетей;
      • улучшена поддержка иерархической адресации, агрегирования маршрутов и автоматического конфигурирования адресов для сетей произвольного масштаба и сложности;
      • введены механизмы аутентификации и шифрования на уровне IP-пакетов;
      • введены метки потоков данных.
        • Связь один-со-многими (Multicast Working Group) или многоадресное вещание. При этом методе передачи поток данных идет до некоторого узла единым массивом, а затем распадается на многочисленные копии, расходящиеся по адресатам.
        • Качество сервиса (Quality of Service Special Interest Group, QoS). Речь идет о повышении эффективности пересылки данных с меньшим числом «скачков» с одного маршрутизатора на другой. Не исключена возможность расстановки приоритетов одних классов данных над другими.
        • Подпрограммное обеспечение (Middleware Initiative) – осуществляет связь между различными программными платформами или(и) компонентами одного большого приложения с помощью небольших приложений-агентов.
        • K20 (K20 Initiative). Инициатива подключения к магистрали как американских школ и библиотек, так и международных сетей. Наиболее тесные контакты, естественно, устанавливаются с географическими соседями. На севере Internet2 уже соединен с аналогичной высокоскоростной сетью Канады CANARIE, а на юге - с мексиканской научно-образовательной магистралью CUDI.
        • Производительность из-конца-в-конец (End-to-End Performance Initiative, E2Epi).
        • Гибридная оптическая и пакетная инфраструктура (Hybrid Optical and Packet Infrastructure, HOPI).
        • Горожане Internet2 (The Internet2 Commons). Речь идет о социальных сетях - специальном онлайновом сервисе, который позволяет объединять людей по определенному принципу, предоставляя им удобные инструменты общения.
        • Распределённое хранилище (Distributed Storage Initiative, DSI).
        • Цифровое видео (Digital Video Initiative, DVI).
        • Голос по протоколу IP (Voice over IP Working Group).
    Совместимость сетей интернет и интернет2

    Что касается совместимости «обычного» и «нового» интернета, все просто: из пространства интернет2 (IPv6) можно напрямую выйти в интернет (IPv 4), но не наоборот. Чтобы из привычной паутины попасть в новую, надо использовть шлюз. Например, Hurricane Electric's IPv6 Tunnel Broker... Для этого достаточно зарегистрироваться, включить поддержку IPv6-стека и настроить туннелирование трафика. В этом случае пропускная способность канала останется прежней.

    Интернет2 в России

    По информации от 2004-2005 годов, отечественный проект «Интернет2» начал воплощать в жизнь универсальный оператор связи «Корбина Телеком», объединивший клиентов в высокоскоростную сеть передачи данных с более широкими возможностями по сравнению с традиционным интернетом и IP-сетями предыдущего поколения. Российский интернет2 должен был опираться на протокол передачи данных IPv6 и высокоскоростную (10 Гбит/с) магистральную инфраструктуру. Каждый компьютер мог бы получить гарантированный доступ со скоростью 100 Мбит/с к современным мультимедийным приложениям - телевизионному интернет-вещанию и видеоконференциям с высококачественным изображением.

    Провайдер собирался торговать гигабитным интернет2 параллельно с обычным, доподключая существующих абонентов, "запавших" на высокие скорости и мощные приложения. Вице-президент "Корбины" Александр Малис предсказывал: "Скоро будет два вида цен на интернет: безлимитный 400-512 Кбит/с за $15-20 в месяц и повременный по $3-10 за гигабит на скорости 100 Мбит/с".

    Фрагмент сети «Корбина Телеком», с которого 15 декабря 2004 г. начался российский интернет2, работал со скоростью 10 Гбит/с и объединял два магистральных узла. Его протяженность - 28 км. Подключение к интернет2 «Корбина» проводилось на скоростях от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с, и было доступно всем московским клиентам. Шлюзом для связи с глобальной инфраструктурой интернет2 российскому оператору служили узлы за пределами России телекоммуникационного концерна IDT, главного акционера группы «Корбина Телеком».

    К сожалению, сегодня проект интернет2 в "Корбина Телеком" не развивается.






    Рекомендуемый контент




    Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.