Poštovní holub se zásobou microSD karet je schopen přenášet velké objemy dat rychleji a levněji než téměř jakákoliv jiná metoda.
Pozn. překladatele: ačkoli originál tohoto článku byl zveřejněn na webu IEEE Spectrum 1. dubna, všechna v něm uvedená fakta jsou zcela věrohodná.
V únoru vydání první na světě microSD karty o velikosti 1 terabajt. Ta, stejně jako ostatní karty tohoto formátu, je maličká, s rozměry pouze 15 x 11 x 1 mm, a váží 250 mg. Může pojmout neuvěřitelné množství dat na velmi malém fyzickém prostoru, a zakoupit ji lze za 550 dolarů. Pro představu, první microSD karty o velikosti 512 GB byly uvedeny na trh teprve o rok dříve, v únoru 2018.
Naše zvyky na rychlost pokroku v oblasti výpočetní techniky jsou tak silné, že tyto nárůsty hustoty úložišť zůstávají prakticky bez povšimnutí a občas se dostanou do tiskové zprávy nebo pár článků v blozích. Je zajímavější (a pravděpodobně to povede k vážnějším důsledkům), jak rychle naše schopnosti vytvářet a uchovávat data rostou v porovnání s našimi možnostmi je přenášet po sítích přístupných většině lidí.
Tento problém není nový, a už několik desetiletí se pro fyzickou přepravu dat z jednoho místa na druhé používají různé „chytré sítě“ – ať už pěšky, poštou, nebo více exotickými metodami. Jeden ze způsobů přenosu dat, který se aktivně využíval posledních tisíc let, jsou poštovní holubi, kteří jsou schopni urazit vzdálenost stovek nebo dokonce tisíců kilometrů, vracet se domů a využívat navigační techniky, jejichž povaha dosud nebyla přesně prozkoumána. Ukazuje se, že z hlediska propustnosti (množství dat přenášeného na stanovenou vzdálenost za určitou dobu) zůstává „holubí síť“ efektivnější než typické sítě.
Z „standardu přenosu IP datagramů vzdušnými dopravci“
1. dubna 1990 David Weitzman navrhl Request for Comment (RFC) s názvem „«, nyní známý jako IPoAC. RFC 1149 popisuje „experimentální metodu inkapsulace IP datagramů do vzdušných nosičů“ a má již několik aktualizací týkajících se jak kvality služby, tak přechodu na IPv6 (publikovaných 1. dubna 1999 a 1. dubna 2011).
Poslání RFC na Apríla je tradice, která začala v roce 1978 s RFC 748, ve kterém se navrhovalo, aby po zaslání na telnet server příkazu IAC DONT RANDOMLY-LOSE server přestal náhodně ztrácet data. Docela rozumný nápad, že? A to je jedno z vlastností aprílového RFC, vysvětluje , který vedl pracovní skupinu pro sítě v CERNu od roku 1985 do 1996, předsedal IETF od roku 2005 do 2007 a nyní žije na Novém Zélandu. "Musí být technicky proveditelný (tj. nesmí porušovat zákony fyziky) a musíte přečíst alespoň jednu stránku, předtím než pochopíte, že je to vtip," říká. "A samozřejmě, musí být absurdní."
Carpenter, spolu se svým kolegou Bobem Hindenem, také psali aprílové RFC, kde popisovali , v roce 2011. A i po dvaceti letech od svého vzniku je IPoAC stále dobře známý. "Všichni vědí o vzdušných nosičích," řekl nám Carpenter. "Jednou jsme s Bobem hovořili na schůzce IETF o rozšíření IPv6 a nápad přidat ho k IPoAC se zdál velmi přirozený."
, který původně definoval IPoAC, popisuje mnoho výhod nového standardu:
Mnoho různých služeb lze poskytnout prostřednictvím prioritizace klovnutí. Dále je zabudováno rozpoznávání a ničení červů. Jelikož IP nezaručuje 100% dodání paketů, lze se smířit se ztrátou nosiče. A s postupem času se nosiče samy obnovují. Šíření není definováno a bouře může vést ke ztrátě dat. Existuje možnost opakovaných pokusů o dodání, dokud nosič nepadne. Auditní stopy se generují automaticky, často je lze nalézt v kabelových kanálech a na kládách [angl. log znamená jak „kláda“ tak i „záznamový deník“ / pozn. překl.].
Aktualizace v souvislosti se zlepšením kvality (RFC 2549) přidává několik důležitých detailů:
Multicast, although supported, requires the implementation of cloning devices. Carriers may get lost if they are positioned on a cut tree. Carriers are distributed across the inheritance tree. On average, the TTL of carriers is 15 years, so their use in searches across the expanding ring is limited.
Ostriches can be viewed as alternative carriers that have much greater capabilities for transferring large volumes of information, but they offer slower delivery and require bridges between different areas.
You can find additional discussions on the quality of service in .
by Carpenter, which describes IPv6 for IPoAC and mentions potential challenges related to packet routing:
The passage of carriers through the territory of similar carriers, without establishing agreements for equitable information exchange, can lead to a sharp change in routing, packet looping, and delivery out of order. The passage of carriers through the territory of predators can lead to significant packet loss. It is advisable to consider these factors in the algorithm for building routing tables. Those implementing these routes should consider policy-based routing to ensure reliable delivery, avoiding areas with a predominance of local and predatory carriers.
There is evidence that some carriers tend to consume other carriers and subsequently transport the consumed payload. This may serve as a new method for tunneling IPv4 packets within IPv6 packets, or vice versa.
The IPoAC standard was proposed in 1990, but messages using carrier pigeons took much longer to send: the photo shows a carrier pigeon being sent in Switzerland between 1914 and 1918.
Je logické očekávat od standardu, jehož koncept byl vymyšlen už v roce 1990, že původní formát pro přenos dat protokolem IPoAC byl spojen s tiskem šestnáctkových symbolů na papír. Od té doby se toho hodně změnilo a objem dat, který se vejde do zadaného fyzického objemu a hmotnosti, se neuvěřitelně zvýšil, přičemž hmotnost užitečného zatížení jednotlivého holuba zůstala stejná. Holubi jsou schopni nést užitečné zatížení, které představuje významné procento jejich tělesné hmotnosti – průměrný poštovní holub váží kolem 500 g a na začátku 20. století mohli nést 75gramové fotoaparát pro průzkum na území nepřátel.
Pohovořili jsme s , milovníkem holubích závodů z Marylandu, a potvrdil, že holubi bez problémů mohou nosit až 75 gramů (a možná i trochu více) „během dne na jakoukoli vzdálenost“. Přičemž mohou urazit značnou vzdálenost – světový rekord pro poštovního holuba drží jedna nebojácná ptáček, která dokázala letět z Arrasu ve Francii domů do Ho Či Minova Města ve Vietnamu, přičemž překonala vzdálenost 11 500 km za 24 dní. Většina poštovních holubů samozřejmě nedokáže letět tak daleko. Typická délka závodního úseku, podle Lesofského, činí kolem 1000 km a ptáci ji překonávají průměrnou rychlostí přibližně 70 km/h. Na kratších vzdálenostech dokáží sprinteři dosáhnout rychlosti až 177 km/h.
Když to všechno sečteme, můžeme spočítat, že pokud zatížíme poštovního holuba na jeho maximální nosnost 75 gramů kartami microSD o velikosti 1 TB, z nichž každá váží 250 mg, mohl by holub nést na sobě 300 TB dat. Při cestě z San Francesca do New Yorku (4130 km) maximální sprintovací rychlostí by dosáhl rychlosti přenosu dat 12 TB/h, nebo 28 Gb/s, což je o několik řádů vyšší než většina internetových připojení. V USA, například, nejrychlejší průměrná rychlost stahování je v Kansas City, kde Google Fiber přenáší data rychlostí 127 Mb/s. Při této rychlosti by trvalo stažení 300 TB 240 dní – a za ten čas by náš holub mohl obletět zeměkouli 25krát.
Předpokládejme, že tento příklad nevypadá příliš realisticky, protože popisuje nějakého supersovy, takže zvolme rozumnější rychlost letu 70 km/h a naložme ptáka polovinou maximálního zatížení na terabajtových paměťových kartách – tedy 37,5 gramů. A přesto, i když tento způsob porovnáme s velmi rychlým gigabitovým připojením, holub vyhrává. Holub dokáže obletět více než polovinu zeměkoule během doby, kdy naše přenosy souborů skončí, což znamená, že bude rychlejší poslat data holubem doslova na jakékoli místo na zeměkouli, než je přenášet přes internet.
Samozřejmě, toto je srovnání čisté propustnosti. Nezohledňujeme čas a úsilí při kopírování dat na microSD karty, jejich naložení na holuba, a čtení dat po příletu ptáka na cíl. Zpoždění je očividně vysoké, takže něco jiného než jednosměrný přenos bude nepraktické. Největším omezením je, že poštovní holub létá pouze jedním směrem a na jedno místo, takže nebudete moci vybrat cíl odesílání dat, a také budete muset přepravovat holuby tam, odkud je zamýšlíte posílat, což také omezuje jejich praktické využití.
Nicméně fakt zůstává faktem – i při realistických odhadech užitečného zatížení a rychlosti holuba, stejně jako internetového připojení, je čistou propustnost holuba obtížné překonat.
S ohledem na to stojí za zmínku, že přenos dat pomocí holubů byl testován v reálném světě a vyšel docela dobře. Skupina uživatelů Bergen Linux z Norska v roce 2001 , posílajíc jeden ping s každým holubem na vzdálenost 5 km:
Ping byl odeslán přibližně v 12:15. Rozhodli jsme se udělat interval 7,5 minuty mezi pakety, což ideálně mělo vést k tomu, že pár paketů zůstane bez odpovědi. Avšak všechno neproběhlo docela tak. Nad naším pozemkem létala skupina holubů. A naši holubi nechtěli letět přímo domů, nejprve se chtěli proletět s ostatními holuby. A kdo by je za to mohl vinit, když slunce svítilo poprvé po několika zamračených dnech?
Nicméně jejich instinkty zvítězily a uviděli jsme, jak se po zhruba hodinovém dovádění dvojice holubů oddělila od stáda a vyrazila správným směrem. Radovali jsme se. A skutečně to byli naši holubi, protože brzy poté jsme obdrželi zprávu z jiného místa, že holub přistál na střeše.
Nakonec dorazil první holub. Balíček dat byl pečlivě odstraněn z jeho nohy, rozbalen a oskenován. Po ruční kontrole OCR a opravě několika chyb byl balíček přijat jako platný a naše radost pokračovala.
Pro skutečně velké objemy dat (takové, že potřebné množství holubů by bylo obtížné obsluhovat) se stále musí používat fyzické metody přepravy. Amazon nabízí službu – 45 stop dlouhý transportní kontejner na nákladním voze. Jeden Snowmobile může přepravit až 100 PB (100 000 TB) dat. Nepohne se tak rychle jako ekvivalentní stádo několika stovek holubů, ale bude se s ním snáze pracovat.
Většina lidí je zjevně spokojená s velmi pomalým nahráváním a málo je zajímají investice do vlastních poštovních holubů. Opravdu to vyžaduje hodně práce, říká Drew Lesofsky, a sami holubi se obvykle nechovají jako datové balíky:
GPS technologie stále více pomáhá příznivcům závodění s holuby a získáváme lepší představu o tom, jak naši holubi létají a proč někteří létají rychleji než jiní. Nejkratší vzdálenost mezi dvěma body je přímá čára, ale holubi téměř nikdy neletí přímo. Často kreslí zigzagy, letí přibližně správným směrem a pak upravují kurz, když se blíží k cíli. Někteří jsou fyzicky silnější a létají rychleji, ale holub, který lépe orientuje, nemá zdravotní problémy a je fyzicky trénovaný, může předběhnout rychle létajícího holuba s špatným kompasem.
Lesofsky dostatečně důvěřuje holubům jako nosičům dat: „Rád bych bez obav posílal informace svými holuby,“ říká, přičemž dbá na korekci chyb. „Pouštěl bych alespoň tři najednou, abych zajistil, že i když jeden z nich bude mít špatný kompas, dva ostatní budou mít lepší, a nakonec bude rychlost všech tří vyšší.“
Problémy s realizací IPoAC a zvyšování spolehlivosti dostatečně rychlých (a často bezdrátových) sítí znamená, že většina služeb, které se spoléhaly na holuby (a těch bylo hodně), během posledních několika desetiletí přešla na tradičnější metody přenosu dat.
A vzhledem ke všem předběžným přípravám potřebným k vybavení systému přenosu dat holuby, mohou být srovnatelné alternativy (jako drony s pevným křídlem) životaschopnější. Holubi však stále mají některé výhody: jsou dobře škálovatelní, pracují za málo, jsou spolehlivější, mají velmi složitý systém vyhýbání se překážkám jak na softwarové, tak na hardwarové úrovni a umějí se autonomně dobíjet.
Jak to vše ovlivní budoucnost standardu IPoAC? Standard existuje, je k dispozici všem, i když je poněkud absurdní. Zeptali jsme se Briana Carpenter, zda se nechystá žádné aktualizace standardu, a on nám řekl, že přemýšlí, zda by holubi nemohli přenášet kubity. Ale i když je IPoAC poněkud složitý (a trochu hloupý) pro vaše potřeby přenosu dat, různé alternativní komunikační sítě budou v dohledné budoucnosti nadále potřebné a naše schopnost generovat obrovské množství dat stále roste rychleji než naše možnosti jejich přenosu.
Děkujeme uživateli AyrA_ch za tip na informace svým , a za užitečný , který pomáhá spočítat, jak moc skutečně holubi předčí jiné metody přenosu dat.
Zdroj: habr.com
