Текст книги "Удивительный интернет"

Боб Меткалф и Дэвид Боггс, конечно, не стали копировать эту сеть один к одному. Было очевидно, что скорость и помехоустойчивость радиоканала не идут ни в какое сравнение с обычным коаксиальным кабелем, который использовался и до сих пор используется для передачи сигнала изображения от антенны к телевизору.

22 мая 1973 года Меткалф и Боггс предложили проект будущей локальной сети Xerox Pare. Связь между всеми компьютерами должна была осуществляться всего-навсего по одному проводу! Этот провод друзья назвали шиной.

Коаксиальный кабель

Каждый компьютер подключался к шине с помощью соединения, называвшегося «вампиром». Специальное острие пронзало пластмассовую изоляцию и глубоко входило в медный провод. Таким образом обеспечивался надежный контакт с шиной, а компьютер можно было подключить к общему каналу практически в любом месте. Компьютер, подключенный к шине, мог инициировать передачу информации, если в этот момент передача не велась каким-либо другим компьютером. Возникающие коллизии разрешались прекращением передачи и попыткой возобновить ее через некоторый случайный промежуток времени.

Каждый пакет имел заголовок, в котором указывались адреса передающего и принимающего компьютеров. Каждый компьютер, работавший на прием, игнорировал пакеты, которые предназначались не ему. Получив «свой» пакет, он посылал на компьютер-передатчик подтверждение приема и требование пересылки следующей порции информации. Естественно, что это подтверждение и это требование пересылались в виде пакета по той же шине. При таком протоколе по одному проводу можно было передавать тысячи пакетов от сотен подключенных компьютеров. Один провод работал как радиоэфир, где на одной волне могут «переговариваться» множество радиостанций! Отсюда и название предложенного Р. Меткалфом и Дж. Боггсом протокола – «эфирный», Ethernet.

Главная идея, заложенная в протоколе Ethernet, состояла в отсутствии какого-либо «верховного» регулятора передачи пакетов по шине. Возникавшие коллизии успешно разрешались «на местном уровне». Кстати, разработанный для этого математический аппарат оказался достаточным для того, чтобы Р. Меткалф наконец защитил докторскую диссертацию, которую – помните? – ученый совет Гарвардского университета «затормозил» из-за отсутствия в ней «серьезной» науки.

Быстродействие протокола повысилось благодаря тому, что он был реализован в виде специальной сетевой платы, вставляемой в компьютер. В современном компьютере даже такой сетевой платы не увидишь. Ее роль выполняют несколько микросхем.

В 1979 году Р. Меткалф покинул компанию «Xerox» и перешел в компанию «Digital Equipment». К этому времени крупным компаниям стало ясно, что вкладывать средства в сетевое оборудование и в сетевые программы имеет смысл. Локальные компьютерные сети не только показали свою жизнеспособность, но и оказались очень востребованными.

В «Digital Equipment» Р. Меткалф должен был как бы «заново изобрести» Ethernet. То есть изменить свое изобретение так, чтобы новая фирма защитила его другими, «своими», патентами, на основе этих патентов смогла бы начать собственное производство и при этом ничего не платить компании «Xerox». Но Роберт Меткалф избрал более оригинальный путь. Недаром – вспомним – в МТИ он изучал не только инженерные дисциплины, но и организацию бизнеса.

В начале июня 1979 года на совместном заседании представителей компаний «Intel», «Digital» и «Xerox» Р. Меткалф выступил с докладом о потенциальных возможностях протокола Ethernet и предложил сделать этот протокол стандартом для передачи пакетов данных по компьютерным сетям для всех трех компаний. Компании-«киты» сэкономят массу времени, воспользовавшись уже имеющимся изобретением. Это позволит им без промедления приступить к реализации крупных сетевых проектов для правительственных структур и для министерства обороны. Крупные заказы, большие деньги! А для производства сетевого оборудования, реализующего протокол Ethernet, Меткалф взялся организовать небольшую компанию под названием «3Com».

Расчет был правильный. Ни одной из перечисленных больших компаний не хотелось тратить деньги, занимаясь непрофильной деятельностью – производством компьютерного «железа». В свою очередь, компания «3Com», едва появившись на рынке, получала крупный пакет заказов сразу от трех корпораций. Дальше дело было за малым. Развивая производство, сделать сетевые карты 3Com массовым и недорогим товаром, а слово «Ethernet» превратить в бренд.

Надо сказать, что этот способ завоевания рынка не был новым. Любая компания мечтает сделать свой товар исключительным, незаменимым и, таким образом, превратить его, как говорится, в «стандарт де-факто». Чтобы у покупателя название товара ассоциировалось с названием фирмы. Автомобиль – Форд, безопасная бритва – Жиллетт, гамбургер – Мак-Доналдс, компьютерная сеть – Ethernet.

В данном случае прием себя оправдал. Уже в 1983 году протокол Ethernet был признан международным стандартом и надежно завоевал рынок. Настолько надежно, что когда в 1984 году гигантская корпорация «IBM» разработала «свой» протокол для объединения компьютеров в локальную сеть, «Token Ring», протокол этот оказался неконкурентоспособным и, в конце концов, фактически исчез.

Протокол Ethernet был изначально рассчитан на высокую скорость передачи данных. Для специалистов, работавших в области межкомпьютерной связи, появление Ethernet было сравнимо с чувством водителя, который с деревенского большака вдруг свернул на магистральное скоростное шоссе – и только километры замелькали. Недаром долгое время была популярна метафора: «Интернет – информационный хайвей».

И в наше время Ethernet развивается и совершенствуется, в первую очередь в сторону повышения скорости передачи информации. Сейчас интенсивно используется Fast Ethernet, который позволяет передавать данные со скоростью до 1 Гбит/с. Говорят также и о Gigabit Ethernet, который должен обеспечивать скорости более 1 Гбит/с.

Прекрасный катализатор человеческих отношений – совместная работа. Особенно, если этой работой занят не очень большой коллектив. Тогда каждый в этом коллективе чувствует себя моряком на борту парусника с переполненными ветром парусами, несущегося по бурному океану в неизвестную даль, к золотой стране Эльдорадо.

Всего за несколько лет к сети ARPANET подключились многие университеты США. Несмотря на значительные расстояния, разделявшие участников проекта, они не чувствовали себя разъединенными. Наоборот, электронная почта (которой тогда никто в мире, кроме этих ребят, еще не пользовался) необычным образом сближала, делала отношения менее формальными. Почему бы не поздравить коллегу с днем рождения или с приближающимися праздниками? Почему бы в конце обсуждения технических деталей проекта не поинтересоваться, как далекий собеседник провел отпуск? Или не посвятить короткое послание очередной победе бейсбольной команды, за которую, оказывается, вы с адресатом вместе болеете? И уж тем более, почему бы не высказать своего мнения о новейших моделях компьютеров, которые вам обоим придется в скором времени осваивать?

В 1978 году Гэри Туэрк (Gary Thuerk) работал в отделе маркетинга компании «Digital Equipment». Эта компания сегодня уже не существует. Но в свое время она была известна производством замечательных мини-компьютеров PDP и не менее замечательных «больших» компьютеров серии VAX.

Гэри Туэрк, крестный отец Интернет-спама

1 мая 1978 года Гэри Туэрк разослал через компьютерную сеть ARPANET по 400 адресам письмо, в котором сообщалось о новой продукции компании и о том, что 3 мая 1978 года состоится выставка, где эту технику можно будет увидеть в действии. Он рассуждал правильно: практически все адресаты отреагировали на полученное письмо. Количество людей на выставке превзошло все ожидания. Уровень продаж превысил 13 миллионов долларов. При этом затраты на рекламу оказались гораздо меньшими, чем если бы это пришлось делать по почте, рассылая тем же 400 адресатам буклеты и письма. За электронную же почту вообще платить не пришлось!

Вот оно, первое письмо-спам

Правда, не всем письмо Гэри понравилось. Эти люди сообщили об инициативе Туэрка администраторам проекта ARPANET. Речь шла не о том, что Туэрк рассылал адресатам ненужную им информацию. Жалобы были на то, что сделана эта рассылка была в рамках некоммерческого проекта, финансируемого правительством. То есть Туэрк получил прибыль за счет американских налогоплательщиков. В Америке это серьезное нарушение!

Но первый в мире спамер отделался легко. Гэри Туэрка вызвали в управление связи министерства обороны и предупредили, чтобы больше он такими вещами не занимался. Он и не занимался. Однако звание первого в мире спамера осталось за ним. И Гэри Туэрк гордится этим званием до сих пор.

Само слово «спам» появилось в английском языке в 1936 году. Это аббревиатура одного из видов американских консервов, «SPiced hAM» (пряная ветчина).

Вряд ли до 1969 года этим словом пользовались «широкие массы». Но в 1969 году слово «спам», так сказать, ушло в народ. Спам прославила британская комик-группа «Монти Пайтон» (Monty Python). В десятиминутной сценке слово «спам» артисты повторили более сотни раз. По сюжету сценки героям в одном из кафе усиленно предлагают попробовать эту самую пряную ветчину, которая, так или иначе, присутствует в любом подаваемом в этом кафе блюде. Даже чай предлагают с небольшим количеством спама. Сценка была уморительно смешная. Желающие легко могут отыскать ее в Youtube.

После этого слово «спам» вошло в обиходный язык, обозначая некий товар, усиленно навязываемый потребителю и, в общем-то, ему не нужный. После 1990 года, когда Интернет и электронная почта стали доступными всем, это словечко перебралось в Интернет-жаргон. Здесь оно стало обозначать массовую, назойливую и ненужную рекламную рассылку, распространяемую по электронной почте. По подсчетам специалистов, спамерские письма сейчас составляют от 80 до 90 процентов общего электронного трафика. То есть, оплачивая провайдеру услугу подключения к Интернету, мы одновременно оплачиваем доставку в наш почтовый ящик информационного мусора.

По проекту, который Роберт Меткалф осуществлял, организуя локальную сеть в Xerox PARC, эта сеть должна была объединить около 200 компьютеров. В то время даже к ARPANET было подключено меньше вычислительных машин. Оказалось, что в данном случае «размер имеет значение», и количество переросло в качество. Потребовалось существенным образом изменить способ адресации компьютеров, объединенных в одну сеть.

С подобной задачей Меткалф столкнулся еще во время учебы в МТИ. Будучи студентом, он принимал участие в программе ARPANET в качестве системного программиста и написал специальную программу для мониторинга соединений сети ARPANET. Программа работала на каждом компьютере сети и периодически устанавливала связь этого компьютера с другими. Запись результатов работы этой программы можно было представить в виде квадратной таблицы, в каждой клетке которой, кроме тех, что располагались по диагонали, записывались результаты подключения: сколько времени занял процесс соединения, устойчивой ли была передача данных, успешно ли завершился сеанс связи. Легко посчитать, что если к сети подключено N компьютеров, то количество заполненных клеток в подобной таблице контроля соединений будет Ν × (Ν– 1). Например, если к сети подключены 50 компьютеров, число соединений составит 2450. При увеличении числа подключенных компьютеров вдвое размер таблицы увеличится почти в четыре раза. Таблица для 100 компьютеров будет включать 9900 результатов мониторинга.

Конечно, произвести такой мониторинг с помощью компьютера и распечатать его результаты на принтере никакого труда не составляло. Сложнее было разбираться с распечаткой. Каждый компьютер, подключенный к сети, имел свой фиксированный номер. Естественно, никто не помнил, какому компьютеру какой номер присвоили. Меткалф составил небольшой текстовый файл, в котором было три столбика: номер компьютера, название университета, где этот компьютер установлен, и название самого компьютера. При распечатке программа обращалась к этому текстовому файлу и печатала вместо номеров названия компьютеров и место их расположения.

Простая идея, не правда ли? Вероятно, она пришла бы в голову многим из вас.

А теперь давайте посмотрим, какие у этой идеи недостатки. Чем мы платим за простоту?

Во-первых, с увеличением числа подключенных к сети компьютеров должен разрастаться и список. Даже если сеть объединяет две сотни компьютеров, следить за ним становится сложновато. Своевременно добавлять в список новые подключенные компьютеры, удалять отключенные, следить за изменением их названий (которые в данном случае отражают перемещение компьютеров с места на место). Как говорил Остап Бендер, «работа легкая, но противная».

Еще хуже, если такие списки начинают вести несколько человек одновременно. Как ни старайся, обязательно что-нибудь будет не совпадать: то ли номер компьютера, то ли его название. И актуальность у каждого списка теперь будет своя. Какой из них правильный?

Пол Мокапетрис, создатель системы доменных имен

Одним словом, по мере подключения к сети ARPANET новых компьютеров возникла необходимость в сетевом сервисе, который решал бы задачу определения адреса каждого компьютера, где бы этот компьютер ни находился.

Такой сервис был разработан в 1983 году Полом Мокапетрисом (Paul V. Mockapetris). Он является одной из важнейших составляющих Интернета и называется системой доменных имен (Domain Name System – DNS). Как работает эта система, более подробно рассказано в соответствующем разделе следующей части.

Пока же нам надо знать только то, что все узлы Всемирной компьютерной сети занумерованы и имеют уникальные номера-адреса. Такие цифровые адреса называются физическими или IP-адресами (напомним, что IP – это сокращение английского названия межсетевого протокола, Internet Protocol).

Межсетевой протокол – один из важнейших протоколов Интернета. Алгоритмы, которые его реализуют, оперируют именно физическими адресами. Если известны IP-адреса двух компьютеров, между ними легко установить и поддерживать соединение. IP-адреса используются также в алгоритмах маршрутизации, с помощью которых определяется путь перемещения пакетов информации по Сети.

Однако для человека физические адреса неудобны. Это – большие числа, часто записываемые в двоичном формате, то есть с помощью нолей и единиц. Такие числа трудно запомнить и трудно передать без ошибки другому человеку. Поэтому для людей были придуманы логические адреса. Логические адреса – это осмысленные слова, которые состоят из букв, цифр и нескольких специальных знаков. Такие слова запоминаются проще, и их легко передать без ошибки.

В самом деле, сравните, что легче запомнить: физический адрес 206.190.36.45 или логический адрес yahoo.com?

Хотя, конечно, бывают исключения. Иной раз по телефону проще передать четыре группы цифр

212.112.226.248

вместо длинного адреса, к тому же написанного на непонятном языке:

www.beste-private-krankenversicherung.de

При работе в Интернете можно пользоваться как физическими, так и логическими адресами. Результат будет одним и тем же. При вводе физического адреса этот адрес будет использован сразу. При вводе логического адреса он сначала будет превращен в физический. Для этого направляется запрос к специальной базе данных, которая и называется системой доменных имен (DNS). Этот запрос инициирует ответ, в котором будет возвращен физический адрес, а уж дальше – дело техники и алгоритмов.

Хотя при записи как физических, так и логических адресов в качестве разделителей используются точки, это не должно сбивать с толку. Никакой связи между сочетаниями букв в логическом адресе и сочетаниями цифр в адресе физическом нет. По написанию логического адреса невозможно определить соответствующий ему физический адрес.

Информация о соответствии логических и физических адресов для всех компьютеров мира, подключенных к Сети, хранится в огромной базе данных. Уничтожение этой базы данных было бы равносильно уничтожению Интернета. Однако не стоит беспокоиться. База данных доменных имен не сосредоточена в каком-то одном месте, на центральном «супер-пупер» сервере. Она распределена по множеству серверов, находящихся в разных местах Сети и постоянно обменивающихся между собой информацией. Даже если один или несколько таких серверов отключатся, их тяжкую работу возьмут на себя другие серверы DNS. И потому Интернет бессмертен!

Джонатана (Джона) Постела (Jon Postel, 1943–1998) кое-кто почитал как бога Интернета. Как создателя мира, вроде того сурового старца, что на потолке Сикстинской капеллы в Ватикане протягивает руку бессильному пока человеку, чтобы одушевить собственное творение. Сходство с богом-отцом усиливала борода, которую Джон Постел начал отращивать еще в молодости.

Бог не бог, но несколько могучих первоначальных толчков тому чуду, которое нынче называют Интернетом, Джон Постел придал, закрутив эту сверкающую планету в правильную сторону.

Некоторые знаменитости, кокетничая, говорят: «Я просто оказался в нужном месте в нужное время». Джон Постел ухитрился оказаться в нужное время в нескольких нужных местах.

Еще будучи студентом Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Дж. Постел участвовал в работах по программе ARPANET. Поскольку этот университет первым подключили к первой межкомпьютерной сети, Дж. Постел оказался в числе первых интернетчиков. Хотя и профессии такой тогда еще не было.

С 1969 года, все с тех же студенческих лет, Джон добровольно становится редактором создаваемых Интернет-стандартов. Эти стандарты появлялись сначала в виде рабочих предложений (Request for Comments, RFC). Термин этот и сокращение RFC ввел в употребление друг Дж. Постела и его коллега по созданию ARPANET Стив Крокер (это имя уже упоминалось выше, в разделе «1974. TCP/IP. Имя для героя».

Все, кто был заинтересован в развитии идеи, выдвинутой в рабочем предложении, собирались вокруг этого документа и вносили свои дополнения и изменения. Естественно, переписка велась по электронной почте. Поэтому обмен мнениями был почти мгновенным, очень часто – в режиме диалога. Это была новая, сетевая, форма работы. Отдаленными предшественниками такой совместной работы можно назвать научные семинары и конференции. Но в данном случае не было необходимости собираться в какие-то конкретные дни в каком-то заранее установленном месте. Обсуждение, можно сказать, шло круглосуточно и непрерывно. Подобная организация работы в наше время характерна, например, для Википедии.

Джон Постел

Когда документы создаются коллективно и коллективно же обсуждаются, роль редактора невозможно переоценить. Он должен прекрасно разбираться в предмете и знать, «куда плыть». С другой стороны, он не должен действовать по правилу: «Есть два мнения – мое и неправильное». Как раз наоборот! Известное среди разработчиков сетевого программного обеспечения «правило Постела» гласит: «Следует быть требовательным к тому, что ты отсылаешь, и либеральным к тому, что принимаешь».

Легко сказать – быть либеральным. Но как это трудно, когда занимаешься написанием документа совместно с тысячей редакторов, у каждого из которых в голове свой образ конечной цели, а в руке – непримиримый красный карандаш! Джону Постелу удавалось держать эту «креативную братию» в рамках общей цели. Он не давил на коллег авторитетом, не исключал из процесса совместной работы тех, кто ему не нравился, и не раздавал руководящие указания. Вовремя оказавшись на этом, добровольно выбранном им месте, Джон Постел выполнял очень важную, но не бросающуюся в глаза административную и организаторскую работу. В ходе этой повседневной работы и возникал современный Интернет.

Самые важные сетевые разработки и стандарты были созданы при участии Джона Постела. Назовем только несколько осуществленных проектов: важнейшие для Интернета протоколы, в том числе «главный перевозчик Интернета» TCP/IP, протокол электронной почты SMTP и протокол определения доменных имен DNS.

Было еще одно нужное место, в котором в нужное время оказался Джон Постел. Он вовремя оценил перспективность протоколов TCP/IP. Именно с этими протоколами – понял Дж. Постел – скромная межкомпьютерная сеть, созданная в рамках проекта ARPANET, сможет стать всемирной. А что главное в связке протоколов TCP/IP? Конечно, IP-адреса. Количество IP-адресов определит объем Интернет-вселенной, которую только еще предстояло построить. После серьезных обсуждений разработчики приняли решение сделать IP-адрес длиной 32 бита. Такая длина позволяла получить адресное пространство объемом в 2³², то есть более четырех миллиардов адресов. В начале 1980-х годов это число казалось намного превосходящим самые смелые представления о том, сколько компьютеров может оказаться подключенными к будущей Всемирной сети. Но уже несколько лет спустя Постел сожалел, что не настоял на том, чтобы длина IP-адреса была больше, например, 64 или даже 128 битов. Более четырех миллиардов компьютеров, объединенных единой сетью для совместной работы, уже не казались чем-то фантастическим. Более того, возникала проблема, сформулированная Мачехой из старого детского кинофильма «Золушка»: «Жаль, королевство маловато, разгуляться мне негде».

Кстати, о королевствах. В конце 1990-х годов Дж. Постел сделал то, о чем в свое время мечтал Н. С. Хрущев, а именно – показал Белому дому «кузькину мать». Как это было сделано, а главное, для чего?

Уже к концу 1980-х годов стало очевидным, что проект ARPANET за 20 лет оправдал те цели, ради которых он начинался. Возник вполне жизнеспособный зародыш Всемирной компьютерной сети. И хозяином всего этого великолепия должно было стать правительство США, вкладывавшее деньги в ARPANET. Это означало, что Всемирная сеть будет контролироваться правительством одной страны – США.

Хотя тысячи специалистов, которые все прошедшие годы создавали ARPANET и развивали эту сеть, были по большей части американцы, такой оборот событий их не радовал. От патриотической гордости они не лопались. При всей разноголосице мнений, в одном Интернет-сообщество было единодушно: Интернет не должен управляться никаким правительством, национальным, многонациональным или даже наднациональным.

Такое неприятие правительственного контроля над Сетью было обоснованно. Как известно, никакая административная структура никогда не способствует эффективной работе контролируемой этой структурой части общественной жизни. Более того, чем крупнее ведомство, тем быстрее возникает в нем эффект, называемый одним из «законов Паркинсона»: бюрократическая структура начинает заботиться о собственном благоустройстве и выживании, и эти заботы начинают поглощать львиную долю сил и «осваиваемых» средств.

К тому же подчинение Всемирной сети так называемым «государственным интересам», какими бы серьезными эти интересы ни казались, нарушало изначально демократичный характер Интернета, эффективность которого во многом определялась именно тем, что он обеспечивал свободное сотрудничество всех заинтересованных участников ради общих целей. Введение же любых необоснованных ограничений и запретов ухудшало функционирование Сети, а зачастую делало ее бесполезной. «Свободное развитие каждого является условием свободного развития всех» – эти красивые слова из «Коммунистического манифеста» К. Маркса и Ф. Энгельса, пожалуй, лучше всего характеризуют творческую сущность Интернета. Под ними, думается, подписались бы все члены тогдашнего Интернет-сообщества.

Например, сейчас подключиться к Интернету может каждый, если у него есть для этого техническая возможность. Регистрация доменного имени (или, что почти то же самое, регистрация IP-адреса) происходит быстро и практически без ограничений. Представьте, насколько бы уменьшилось «сетевое население», если бы регистрация сопровождалась такими же формальностями, как получение визы!

Дж. Постел раньше всех понял, что раздача Интернет-адресов – ключевая позиция в развитии системы. Во многом благодаря его усилиям функция раздачи IP-адресов была передана неправительственным организациям. По инициативе Постела возникло «Общество Интернета» (Internet Society – ISOC). Это международная профессиональная ассоциация, которая контролирует развитие Интернета и следит за доступностью этой сети. Дж. Постел был первым индивидуальным членом Общества Интернета. Сейчас в рядах этой авторитетной организации свыше 20 тысяч индивидуальных членов и более 100 коллективных членов из 180 стран мира.

В январе 1998 года, за несколько месяцев до своей кончины, Дж. Постел узнал о планах правительства США изменить политику регистрации Интернет-адресов. Тогда он бросил на чашу весов свой небывалый авторитет в Интернет-сообществе. Он отправил электронные письма в восемь из двенадцати организаций, обслуживавших систему доменных имен (DNS), то есть, грубо говоря, «адресную книгу Интернета».

В своем письме Постел попросил эти организации перенаправлять все поступающие на их серверы запросы о преобразовании логических адресов в IP-адреса на серверы, размещенные в возглавляемом им Институте информатики в Калифорнии. Все восемь организаций выполнили просьбу Постела. Большая часть тогдашнего Интернет-трафика оказалась в его распоряжении. Таким образом, правительству США было недвусмысленно показано, «кто в доме хозяин». Попутно Дж. Постел продемонстрировал, что любая компания – при наличии определенных технических возможностей – может заниматься управлением трафиком в Интернете. То есть был указан путь к выходу из-под правительственной опеки и к коммерциализации (а значит, к свободному развитию) Интернета.

В начале XX века пламенные революционеры для достижения всемирного счастья первым делом захватывали телефон, телеграф, а также крейсера и железнодорожные вокзалы. Джона Постела вряд ли можно отнести к пламенным революционерам. Но, как видим, он сделал то, чего ни до него, ни после него не смог сделать никто. Он захватил (пусть даже частично) Интернет. И этим, как оказалось, способствовал достижению всемирного счастья.