En postdue med en last af microSD-kort kan overføre store mængder data hurtigere og billigere end næsten nogen anden metode.
NB: Selvom originalen af denne artikel blev offentliggjort på IEEE Spectrum den 1. april, er alle de nævnte fakta helt troværdige.
I februar udgivelsen af verdens første microSD-kort med en kapacitet på 1 terabyte. Det er, ligesom andre kort i dette format, lille, kun 15 x 11 x 1 mm, og vejer 250 mg. Det kan rumme en utrolig mængde data på meget lidt fysisk plads, og det kan købes for $550. For at sætte det i perspektiv, kom de første microSD-kort på 512 GB kun et år før, i februar 2018.
Vi er så vant til hastigheden af fremskridt inden for computing, at disse stigninger i lagringsdensitet forbliver stort set uden opmærksomhed, og får nogle gange et pressemeddelelse og et par blogindlæg. Mere interessant (og sandsynligvis vil føre til mere alvorlige konsekvenser) er, hvor meget hurtigere vores evner til at generere og opbevare data vokser i forhold til vores evner til at overføre dem via netværk tilgængelige for størstedelen af befolkningen.
Dette problem er ikke nyt, og i flere årtier har forskellige typer 'smartnets' været brugt til fysisk at transportere data fra ét sted til et andet - til fods, pr. post eller med mere eksotiske metoder. En af metoderne til dataoverførsel, som har været aktivt anvendt i de sidste tusinde år, er postduer, der kan dække afstande på hundreder eller endda tusindvis af kilometer og navigere hjem ved hjælp af teknikker, hvis natur ikke er fuldt forstået. Det viser sig, at hvad angår båndbredde (mængden af data, der overføres over en given afstand på en given tid), forbliver 'pigeonnet' baseret på duer mere effektivt end typiske netværk.
Fra 'standarden for overførsel af IP-datagrammer af lufttransportører'
Den 1. april 1990 foreslog David Weissman Request for Comment (RFC) med titlen '«, nu kendt som IPoAC. RFC 1149 beskriver en «eksperimentel metode til kapsling af IP-datagrammer i lufttransportører», og har allerede flere opdateringer vedrørende både kvalitetsservice og overgangen til IPv6 (offentliggjort den 1. april 1999 og den 1. april 2011 henholdsvis).
Afsendelse af RFC på April Fools' Day er en tradition, der startede i 1978 med RFC 748, hvor det blev foreslået, at efter at man sendte kommandoen IAC DONT RANDOMLY-LOSE til telnet-serveren, skulle serveren stoppe med tilfældigt at tabe data. En ret fornuftig idé, ikke sandt? Og dette er en af egenskaberne ved de første april RFC'er, forklarer , som ledede arbejdsgruppen om netværk ved CERN fra 1985 til 1996, og var formand for IETF fra 2005 til 2007, og som nu bor i New Zealand. «Det skal være teknisk gennemførligt (dvs. ikke krænke fysikkens love), og du skal læse mindst en side før du forstår, at det er en joke,» siger han. - «Og naturligvis skal det være absurd.»
Carpenter, sammen med sin kollega Bob Hinden, skrev også de første april RFC'er, hvor de beskrev , i 2011. Og selv to årtier efter dets fremkomst, er IPoAC stadig velkendt. «Alle kender til lufttransportører,» sagde Carpenter til os. - «En gang talte Bob og jeg ved et IETF-møde om udbredelsen af IPv6, og ideen om at tilføje det til IPoAC kom ganske naturligt.»
, som oprindeligt definerede IPoAC, beskriver en række fordele ved den nye standard:
Adskillige forskellige tjenester kan leveres ved hjælp af prioritering af hakning. Derudover er der indbygget genkendelse og destruktion af orme. Da IP ikke garanterer 100% pakkeleverance, kan man leve med tab af transportører. Over tid genopretter transportørerne sig selv. Broadcast er ikke defineret, og storme kan føre til datatab. Der er mulighed for at gøre vedholdende leveringsforsøg, indtil transportøren falder. Revisionstræk genereres automatisk, og de kan ofte findes i kabelbakker og på logs [engelsk log betyder både «træstykke» og «journal for optegnelser» / bemærkning fra oversætter.].
Opdateringen vedrørende forbedring af kvalitet (RFC 2549) tilføjer flere vigtige detaljer:
Selv om multicast understøttes, kræver det implementeringen af en enhed til kloning. Transportører kan blive forvirrede, hvis de placeres på et fældet træ. Transportører fordeles i arve træet. I gennemsnit har transportørernes TTL en varighed på 15 år, hvilket begrænser deres brug i søgninger inden for det ekspanderende ring.
Strudse kan ses som alternative transportører med meget større kapacitet til at transmittere store mængder information, men de sikrer en langsommere levering og kræver broer mellem forskellige områder.
Yderligere diskussion om servicekvalitet kan findes i .
af Carpenter, som beskriver IPv6 for IPoAC og nævner blandt andet potentielle vanskeligheder med pakkerouting:
Transportørers passage gennem områder beboet af lignende transportører, uden indgåelse af aftaler om ligeværdig informationsudveksling, kan føre til pludselige ruteændringer, pakke-løkker og levering i forkert rækkefølge. Passage af transportører gennem områdene af rovdyr kan resultere i betydelige pakketab. Disse faktorer bør overvejes i algoritmen for routetabeller. Den, der implementerer disse ruter, for at sikre pålidelig levering, bør overveje politikbaseret routing, der undgår områder domineret af lokale og rovdyrtransportører.
Der er beviser for, at nogle transportører har en tendens til at spise andre transportører og videreføre den spiste nyttelast. Dette kan muligvis fungere som en ny metode til at tunnelere IPv4-pakker i IPv6-pakker, eller omvendt.
IPoAC-standarden blev foreslået i 1990, men beskeder med postduer blev sendt meget langsommere: billedet viser afsendelsen af en postdue i Schweiz mellem 1914 og 1918.
Det er rimeligt at forvente, at en standard, hvis koncept blev opfundet tilbage i 1990, ville have et oprindeligt format til dataoverførsel via IPoAC-protokollen, der var relateret til udskrivning af hexadecimale tegn på papir. Siden da har meget ændret sig, og mængden af data, der kan være inden for de angivne fysiske dimensioner og vægt, er steget enormt, selvom størrelsen af den nyttelast, en enkelt duer kan bære, forbliver den samme. Duer er i stand til at transportere en nyttelast, der udgør en betydelig procentdel af deres kropsvægt – en gennemsnitlig postduer vejer omkring 500 g, og i begyndelsen af det 20. århundrede kunne de bære 75 grams kameraer til rekognoscering bag fjendens linjer.
Vi talte med , en entusiast for duekapløb fra Maryland, og han bekræftede, at duer uden problemer kan bære op til 75 gram (eller måske lidt mere) "i løbet af dagen over enhver afstand". De kan flyve over betydelige afstande – verdensrekorden for en postdue holdes af en frygtløs fugl, der formåede at flyve fra Arras i Frankrig hjem til Ho Chi Minh i Vietnam, og tilbagelagde en afstand på 11.500 km på 24 dage. De fleste postduer kan selvfølgelig ikke flyve så langt. Ifølge Lesofski er den typiske længde på længere varende ruter i kapløb omkring 1000 km, og fuglene tilbagelægger denne afstand med en gennemsnitlig hastighed på ca. 70 km/t. På kortere distancer kan sprintere nå hastigheder op til 177 km/t.
Samlet set kan vi beregne, at hvis vi læsser en postdue op til dens maksimale nyttelast på 75 gram med microSD-kort på 1 TB, som hver vejer 250 mg, vil duen kunne bære 300 TB data. Hvis den flyver fra San Francisco til New York (4130 km) med maksimal sprinterhastighed, ville den nå en dataoverførselshastighed på 12 TB/time eller 28 Gbit/s, hvilket er flere størrelsesordener højere end de fleste internetforbindelser. I USA, for eksempel, er den hurtigste gennemsnitlige uploadhastighed i Kansas City, hvor data overføres med Google Fiber med en hastighed på 127 Mbit/s. Ved denne hastighed ville det tage 240 dage at uploade 300 TB – og i den tid ville vores due være i stand til at flyve jorden rundt 25 gange.
Lad os antage, at dette eksempel ikke virker særlig realistisk, da det beskriver en form for superdue, så lad os sænke tempoet. Lad os tage en mere gennemsnitlig flyvehastighed på 70 km/t og belaste duen med halvdelen af den maksimale last i terabyte hukommelseskort – altså 37,5 gram. Og stadig, selv hvis vi sammenligner denne metode med en meget hurtig gigabit-forbindelse, vinder duen. Duen vil kunne flyve mere end halvdelen af jordkloden rundt, mens vores filoverførsel stadig er i gang, hvilket betyder, at det bogstaveligt talt vil være hurtigere at sende data med duen til enhver destination på jorden end at bruge internettet til at overføre dem.
Naturligvis er denne sammenligning af ren båndbredde. Vi tager ikke højde for tid og indsats til at kopiere data til microSD-kort, læsning af kortene til duen og læsning af data, når duen når frem til destinationen. Forsinkelserne er åbenlyse, så alt andet end ensrettet overførsel vil være upraktisk. Den største begrænsning er, at postduen kun flyver i én retning og til én destination, så du ikke kan vælge, hvor du sender dataene. Du skal også transportere duerne til den lokalitet, hvorfra du planlægger at sende dem, hvilket yderligere begrænser deres praktiske anvendelighed.
Men faktum er, at selv ved realistiske vurderinger af lastkapacitet og hastighed for duen samt internetforbindelsen, er det ikke let at overgå duen i ren båndbredde.
I betragtning af alt dette er det værd at nævne, at brugen af duer til dataoverførsel er blevet testet i den virkelige verden, og de klarede sig fint. En gruppe brugere fra Bergen Linux i Norge gjorde det i 2001 , ved at sende et enkelt ping med hver due på en afstand af 5 km:
Pingen blev sendt omkring kl. 12:15. Vi besluttede at lave en pause på 7,5 minutter mellem pakkerne, hvilket ideelt set skulle betyde, at et par pakker forblev uden svar. Men det gik ikke helt som planlagt. En flok duer fløj over vores nabo's grund. Og vores duer ønskede ikke at flyve direkte hjem; de ville først flyve sammen med de andre duer. Og hvem kan bebrejde dem for det, især når solen endelig skinnede efter et par dage med overskyet vejr?
Men deres instinkter vandt, og vi så, hvordan et par duer, efter at have leget i omkring en time, skilte sig fra flokken og tog den rigtige retning. Vi jublede. Og det var faktisk vores duer, da vi kort efter fik en rapport fra et andet sted om, at en due var landet på taget.
Endelig kom den første due. Datapakken blev omhyggeligt fjernet fra dens fod, pakket ud og scannet. Efter en manuel kontrol med OCR og rettelse af et par fejl blev pakken accepteret som gyldig, og vores jubel fortsatte.
For virkelig store datamængder (så store at det nødvendige antal duer bliver svært at servicere) skal man stadig bruge fysiske metoder til transport. Amazon tilbyder en tjeneste – en 45-fods transportcontainer på en lastvogn. Én Snowmobile kan transportere op til 100 PB (100.000 TB) data. Det vil ikke bevæge sig så hurtigt som en tilsvarende flok af flere hundrede duer, men det vil være lettere at arbejde med.
De fleste mennesker synes tilsyneladende at være tilfredse med den ekstremt langsomme upload, og de er ikke så interesserede i at investere i deres egne postduer. Det kræver faktisk meget arbejde, siger Drew Lesofsky, og duer opfører sig normalt ikke ligesom datapakker:
GPS-teknologi hjælper i stigende grad ældre med at få et bedre indblik i, hvordan deres duer flyver, og hvorfor nogle flyver hurtigere end andre. Den korteste rute mellem to punkter vil være en lige linje, men duer flyver sjældent lige. De tegner ofte zigzag-linjer, mens de flyver i nogenlunde retning og så justerer kursen, når de nærmer sig målet. Nogle af dem er fysisk stærkere og flyver hurtigere, men en due, der er bedre til at navigere, ikke har helbredsproblemer og er fysisk trænet, kan overhale en hurtigt flyvende due med dårligt kompas.
Lesofsky har en vis tillid til duer som datatransportører: "Jeg ville helt sikkert sende information med mine duer," siger han og tager sig samtidig af fejlkorrektion. "Jeg ville slippe mindst tre samtidigt for at sikre, at selvom en af dem har et dårligt kompas, så vil de to andre have et bedre, og i sidste ende vil hastigheden for alle tre være højere."
Problemer med implementeringen af IPoAC og en stigning i pålideligheden af tilstrækkeligt hurtige (og ofte trådløse) netværk betyder, at størstedelen af tjenester, der tidligere stolede på duer (og der har været mange), i de seneste årtier er skiftet til mere traditionelle metoder til datatransmission.
Og på grund af alle de forberedelser, der er nødvendige for at etablere et datatransmissionssystem med duer, svarende til dem, kunne alternativer (som droner med stift vinge) blive mere levedygtige. Men duer har stadig nogle fordele: de skalerer godt, koster peanuts, er mere pålidelige, har et meget komplekst system til at undgå forhindringer både på software- og hardware-niveau, og de kan selv genoplade.
Hvordan vil alt dette påvirke fremtiden for IPoAC-standarden? Der findes en standard, som er tilgængelig for alle, omend den er lidt absurd. Vi spurgte Brian Carpenter, om han planlægger nogen opdateringer til standarden, og han nævnte, at han overvejer, om duer kunne transportere qubits. Men selv hvis IPoAC er lidt kompliceret (og en smule tåbelig) til dine specifikke datatransmissionsbehov, vil enhver slags uofficielle kommunikationsnetværk forblive nødvendige i den nærmeste fremtid, mens vores evne til at generere enorme mængder data fortsætter med at vokse hurtigere end vores evner til at transmittere dem.
Tak til brugeren AyrA_ch for at henvise til informationen i sin , og for den praktiske , som hjælper med at beregne, hvor meget duer faktisk overgår andre metoder til datatransmission.
Kilde: habr.com
