Низкие цены на подключение к Сети, конкуренция между провайдерами, дешевое оборудование – все это повлияло на бурный рост количества пользователей Глобальной сети. И вроде все должно быть хорошо, но сегодняшний Интернет имеет ряд существенных проблем и недоработок. Исправить их призвана Глобальная сеть нового поколения, рабочее название которой – Интернет2 и почему внутренняя оптимизация сайта так важна. О ней и пойдет речь в данной статье.
Экскурс в историю
Для начала давайте вспомним некоторые исторические моменты, связанные с развитием Интернета. Первая компьютерная сеть состояла всего лишь из четырех компьютеров и называлась ARPANet. Создало ее небезызвестное подразделение министерства обороны США ARPA (Advanced Research Projects Agency) в далеком 1968 году. В основу этой сети были положены принципы, до сих пор использующиеся в современном Интернете. В последующие десять лет к этой маленькой сети подключились многие организации и университеты. В 1978 году были выработаны все базовые протоколы, которые до сих пор используются в Интернете. Одним из основных был протокол IP (Internet – «межсетевой протокол») четвертой версии. Также в этом году была основана Европейская UNIX сеть (EUnet). До этого в Сеть входили только США, Канада и Великобритания. 1984 год был ознаменован появлением доменных имен, а уже к концу 80-х число компьютеров, подключенных к Сети, перевалило за 100 тыс., и к ней подключились десять стран. В 1991 году была разработана технология World Wide Web (WWW), благодаря которой интерес к Интернету стал стремительно расти.
В этом же году Россия официально присоединилась к бурно развивающейся Сети. В 1992 году Интернет состоял уже более чем из миллиона компьютеров, а в год своего 25-летия – в 1994 году – достиг глобального распространения, но при этом основные принципы остались неизменными. Было придумано множество новых технологий, улучшены каналы связи, количество компьютеров увеличилось до десятков миллионов, а число пользователей – до сотен миллионов. В результате Интернет обрел общеизвестность, он стал коммерчески выгодным не только для тех, кто предоставляет к нему доступ. На Западе уже в 1994 году можно было заказать еду на дом или вызвать такси с помощью Интернета. Далее, как вы догадались, Интернет рос и развивался, однако даже в наши дни технически он не так далеко ушел по сравнению с концом 60-х…
Проблемы современного Интернета
В современном Интернете имеется ряд существенных проблем, доставшихся ему в наследство от ARPANet.
• Маленькое адресное пространство — в современном Интернете используются всего 32-битные адреса, то есть возможно существование около четырех миллиардов адресов, что меньше не только населения Земли, но и намного меньше количества электронных устройств. Также технологически невозможно использовать все четыре миллиарда адресов. В конце 60-х годов мало кто мог предположить, что необходимость иметь свой адрес в Сети будет у каждого сотового телефона. Уже совсем скоро может сложиться ситуация, когда IP-адресов не будет хватать на всех желающих.
• Также недостатком протокола IP версии 4, используемого в современной сети Интернет, является отсутствие механизма автоматической конфигурации адресов. Наличие такого механизма существенно облегчило бы работу системных администраторов, ведь, допустим, перевод корпоративной сети от одного провайдера к другому потребует от системного администратора довольно много времени и сил. Конечно, существуют внешние сервисы автоматической конфигурации, например DHCP, но эти механизмы не вшиты в протокол, а устанавливаются отдельными сервисами, следовательно, требуют дополнительной настройки.
• Вычислительные процессы, заложенные в основу Интернета в шестидесятые годы, являются неоптимальными на сегодняшний день, ведь в то время самые быстрые каналы связи имели очень низкую пропускную способность. Например, фрагментация пакетов в протоколе IPv4 является неудачным алгоритмическим решением. Дело в том, что слишком большие пакеты Ethernet могут разбиваться на несколько частей, поскольку многие сетевые технологии оперируют с блоками меньшего размера. Это действие зачастую производится промежуточными маршрутизаторами, через которые проходит информация. Проблема заключается в том, что разделение пакетов отнимает много системных ресурсов маршрутизатора. Таким образом, этот процесс не только затрудняет перекачку файлов конкретного пользователя, но и потребляет дополнительные ресурсы промежуточных маршрутизаторов.
• Современный Интернет не приспособлен к передаче информации, чувствительной к задержкам. Голосовой трафик, переданный через Интернет, приходит со случайными задержками, через случайные интервалы, с потерями, что вызывает искажения голоса и характерные для протокола VoIP (Voice over IP) «кваканья». Дело в том, что, когда разрабатывался протокол IPv4, практически все сетевое взаимодействие сводилось к обмену обычными файлами. Сегодня же в Интернете появилось немало новых, в том числе и потоковых, приложений, для нормальной работы которых требуется точное указание и постоянное соблюдение некоторых параметров, таких как пропускная способность, задержка и вариация задержки. Конечно, были разработаны механизмы QoS (Quality of Service), но они в основном эффективны внутри высокоскоростных корпоративных сетей.
• Нехватка адресного пространства вынуждает организации скрывать все свои компьютеры за единственным IP-адресом (механизм NAT). Это, конечно же, снижает производительность и вызывает необходимость в закупке специального дополнительного оборудования для подключения корпоративной сети к Интернету. Однако у NAT есть и важное преимущество. Скрытие сети за одним адресом существенно затруднит злоумышленнику проникновение в нее. • В современном Интернете также особенно острой является проблема безопасности. Не предприняв специальных мер, пользователи не могут быть уверены, что их информация, будь то обычное сообщение в ICQ или важные финансовые документы, не будет украдена или модифицирована злоумышленниками при передаче через Интернет. Нельзя быть уверенным и в том, что на другой стороне провода находится именно тот человек, за которого он себя выдает, и обычно даже нет уверенности, что передаваемая информация исходит именно с того адреса, который обозначен в IP-пакете как обратный. Однако сейчас стал очень популярным и широко используемым протокол SSL (Security Socket Layer), который практически решает проблему безопасности.
• Современный Интернет не поддерживает такой полезный механизм, как широковещательная передача данных. Широковещательная передача позволяет передавать одну копию потока данных подписавшимся пользователям. Сейчас же процесс превращения Интернета, допустим, в среду для телевещания и радиовещания тормозится необходимостью передавать каждому зрителю или слушателю свою копию потока данных телепрограммы, хотя многие зрители смотрят одну и ту же телепередачу одновременно.
«Новый» Интернет
Как видно, в современном Интернете достаточно проблем. Их призван решить протокол IP версии 6 (IPv6), разработка которого началась в 1992 году, а сегодня его поддержка уже обеспечивается большинством производителей телекоммуникационного оборудования. Этот протокол является новым шагом в развитии Интернета, он разработан с учетом растущих требований к Глобальной сети, которая давно уже перестала быть просто средой распространения файлов. Сегодня через Интернет передается большое количество данных, включая аудио-и видеопотоки, секретную информацию. И это не говоря уже о проблемах с нехваткой IP-адресов, которые могут возникнуть в самом ближайшем будущем. Поэтому начавшееся внедрение протокола IPv6 очень важно. Данный протокол решает все перечисленные выше проблемы.
• В протоколе IPv6 используются 128-битные адреса, это в четыре раза больше, чем сейчас. Настройка адресов происходит автоматически, что позволяет экономить время системных администраторов. В 128-битном адресном пространстве не будет остро стоять проблема нехватки адресов, так как общее количество возможных адресов в таком пространстве равно 3.8*10л38, тогда как сейчас количество возможных адресов 4.3*10Л9. Разница очевидна.
• Протокол IPv6 предлагает многочисленные улучшения в формате пакета. Благодаря этому маршрутизация IP-пакета может происходить быстрее и с меньшими затратами вычислительных ресурсов маршрутизаторов. Вместо фрагментации пакетов данных по пути между обменивающимися сторонами стороны заранее вычисляют максимально возможный размер пакета и посылают пакеты не более этого размера, что экономит их время, время промежуточных маршрутизаторов и увеличивает скорость передачи. В IPv6 не требуется вычисление контрольной суммы заголовка IP-пакета на каждом маршрутизаторе: предполагается, что все современные маршрутизаторы имеют встроенный контроль ошибок. Вычисление контрольной суммы заголовка не такая требовательная к ресурсам операция, но когда это перестанут делать миллионы маршрутизаторов для триллионов пакетов каждую секунду, скорость всей Сети в целом существенно вырастет.
• Теперь IPv6 гарантирует постоянное соблюдение параметров пропускной способности Сети и времени переноса пакетов. Это означает, что видео и аудио, передаваемые на большое расстояние через сеть IPv6, будут гораздо более высокого качества.
• Корпоративные сети могут иметь столько IP-адресов, сколько им надо. Администраторы откажутся от технологии трансляции адресов, в результате чего будет сэкономлено рабочее время системных администраторов, деньги на лишнее оборудование и вырастет скорость передачи данных. Кроме того, существенно усилится безопасность корпоративных сетей.
• Протокол IPv6 также поддерживает широковещательную передачу данных через сеть. Например, сейчас слушатель, подключившийся к интернет-радиостанции с вещающим потоком в 128 Кбит, получает свой поток в эти 128 Кбит, а если к этой станции подключатся десять пользователей, то потребуется канал уже в 1 Мбит. Нетрудно догадаться, что с увеличением подключившихся пользователей сервер будет вынужден отдавать все больше информации, хотя передаваемые данные одинаковые. Широковещательная передача, или, как еще ее называют, мультикастинг, позволяет передавать лишь одну копию данных по общему для нескольких клиентов каналу связи.
Тем самым достигается существенная экономия пропускной способности Сети, что делает возможным развитие многих технологий аудио- и видеотрансляций через Интернет. Видно, что с внедрением нового протокола IP Сеть будет намного более производительной, надежной и безопасной. Сеть, в которой внедрен протокол IPv6, получила название Интер-нет2. Как и первый Интернет, она зародилась в США. С точки зрения ученых, обычный Интернет перегружен паразитным трафиком, следовательно, надо было искать альтернативы. Такой альтернативой стало построение новой сети, к которой сначала были подключены несколько десятков университетов и несколько корпораций.
Данная сеть стала удобным полигоном для тестирования новых технологий. Так как изначально она задумывалась высокоскоростной, необходимо было разработать новые протоколы передачи данных и маршрутизации. Интернет2 сегодня – это некоммерческий консорциум из 207 американских университетов, научно-исследовательских центров и крупных компаний, таких как Cisco Systems, Microsoft, Intel и так далее. Консорциум также поддерживает собственную экспериментальную высокоскоростную сеть Абилин(Abilene Network). Когда говорят «Интернет2», то зачастую подразумевают именно сеть Абилин, а не сам консорциум. Паутина нового поколения состоит из узловых точек – GigaPoPs (Gigabitcapacity Points of Presence), которые соединены магистралью Internet 2 Backbone Networks. Что касается производительности новой сети, то это заоблачные скорости по сравнению с сегодняшними.
Скорость передачи данных достигает 100 Гбит/с! Такая фантастическая скорость стала возможной благодаря физикам, которым удалось научиться передавать в едином оптическом кабеле десять световых потоков с различными длинами волн. Например, с такой скоростью можно передать фильм в HD-качестве за несколько секунд, тогда как в сегодняшнем Интернете на это уйдет несколько часов. Важно понимать, что для создания полноценной высокоскоростной сети Интернет2 еще придется очень много работать, текущий проект – это промежуточное звено, зародыш полноценного Интернет2. Сегодня проект уже вышел за пределы США, его развивают в Европе, Китае, России и других странах. Будем надеяться, что сегодняшняя экспериментальная сеть станет завтра привычной и доступной для многих и через каких-то 510 лет люди всего мира смогут наслаждаться высококачественными фильмами, телевидением и многими другими вещами, которые окажутся доступны с появлением «нового» Интернета.