En brevdue fyldt med microSD-kort kan overføre store mængder data hurtigere og billigere end næsten enhver anden metode.
Bemærk oversættelse: Selvom originalen af denne artikel dukkede op på IEEE Spectrum-webstedet den 1. april, er alle de fakta, der er anført i den, ret pålidelige.
I februar om udgivelsen af verdens første microSD-flashkort med en kapacitet på 1 terabyte. Det er ligesom andre kort i dette format lillebitte, der kun måler 15 x 11 x 1 mm og vejer 250 mg. Det kan passe en utrolig mængde data ind i et meget lille fysisk rum og kan købes for $550. Bare så du forstår, dukkede de første 512 GB microSD-kort op blot et år tidligere, i februar 2018.
Vi er blevet så vant til hastigheden af fremskridt inden for databehandling, at disse stigninger i lagertæthed stort set går ubemærket hen, og nogle gange får vi en pressemeddelelse og et blogindlæg eller to. Hvad der er mere interessant (og sandsynligvis vil have større konsekvenser) er, hvor meget hurtigere vores evne til at generere og gemme data vokser sammenlignet med vores evne til at overføre dem over netværk, der er tilgængelige for de fleste mennesker.
Dette problem er ikke nyt, og i årtier har man nu brugt forskellige typer "cunnets" til fysisk at transportere data fra et sted til et andet - til fods, med posten eller med mere eksotiske metoder. En af de metoder til datatransmission, der har været aktivt brugt i de sidste tusind år, er brevduer, som er i stand til at rejse hundreder eller endda tusinder af kilometer lange, vende hjem og bruge navigationsteknikker, hvis natur endnu ikke er blevet præcist studeret. Det viser sig, at med hensyn til gennemløb (mængden af data, der overføres over en given afstand på en given tid), forbliver duebaseret Peronet mere effektiv end typiske netværk.
Fra "IP Datagram Transmission Standard for Air Carriers"
Den 1. april 1990 friede David Weitzman Anmodning om kommentar (RFC) med titlen "", nu kendt som IPoAC. RFC 1149 beskriver "en eksperimentel metode til indkapsling af IP-datagrammer i luftfartsselskaber", og har allerede haft flere opdateringer vedrørende både servicekvalitet og migrering til IPv6 (offentliggjort henholdsvis 1. april 1999 og 1. april 2011).
At sende en RFC på aprilsnar er en tradition, der begyndte i 1978 med RFC 748, som foreslog, at afsendelse af IAC DONT RANDOMLY-LOSE-kommandoen til en telnet-server ville stoppe serveren med at miste data tilfældigt. En god idé, ikke? Og dette er en af egenskaberne ved aprilsnar RFC, forklarer , der ledede Networking Working Group på CERN fra 1985 til 1996, var formand for IETF fra 2005 til 2007 og bor nu i New Zealand. "Det skal være teknisk muligt (dvs. det bryder ikke fysikkens love), og du skal læse mindst en side, før du indser, at det er en joke," siger han. "Og det må naturligvis være absurd."
Carpenter skrev sammen med sin kollega Bob Hinden selv aprilsnarens RFC, som beskrev , i 2011. Og selv to årtier efter introduktionen er IPoAC stadig velkendt. "Alle kender til luftfartsselskaber," fortalte Carpenter os. "Bob og jeg talte en dag på et IETF-møde om udbredelsen af IPv6, og ideen om at tilføje det til IPoAC kom meget naturligt."
, som oprindeligt definerede IPoAC, beskriver mange af fordelene ved den nye standard:
Mange forskellige tjenester kan leveres gennem hakkeprioritering. Derudover er der indbygget genkendelse og destruktion af orme. Da IP ikke garanterer 100 % pakkelevering, kan tabet af en transportør tolereres. Med tiden kommer luftfartsselskaberne sig af sig selv. Udsendelsen er udefineret, og en storm kan resultere i tab af data. Det er muligt at gøre vedvarende forsøg på levering, indtil transportøren falder. Revisionsspor genereres automatisk og kan ofte findes i kabelbakker og på logfiler [engelsk log betyder både "log" og "log til skrivning" / ca. oversættelse].
Kvalitetsopdateringen (RFC 2549) tilføjer flere vigtige detaljer:
Multicasting, selvom det understøttes, kræver implementering af en kloningsenhed. Transportører kan fare vild, hvis de placerer sig på et træ, der bliver fældet. Bærere er fordelt langs arvetræet. Transportører har en gennemsnitlig TTL på 15 år, så deres brug til at udvide ringsøgninger er begrænset.
Strudse kan ses som alternative transportører, med meget større kapacitet til at overføre store mængder information, men som giver langsommere levering og kræver broer mellem forskellige områder.
Yderligere diskussion af servicekvalitet kan findes i .
fra Carpenter, der beskriver IPv6 for IPoAC, nævner blandt andet potentielle komplikationer i forbindelse med pakkerouting:
Transportørers passage gennem territoriet for lignende luftfartsselskaber uden at etablere aftaler om peer-to-peer informationsudveksling, kan føre til en kraftig ændring i rute, pakkesløjfe og levering uden for ordre. Passage af transportører gennem rovdyrs territorium kan føre til betydeligt tab af pakker. Det anbefales, at disse faktorer tages i betragtning i routingtabeldesignalgoritmen. De, der vil implementere disse ruter, for at sikre pålidelig levering, bør overveje ruteføring baseret på politikker, der undgår områder, hvor lokale og rovluftfartsselskaber dominerer.
Der er tegn på, at nogle transportører har en tendens til at spise andre transportører og derefter transportere den spiste nyttelast. Dette kan give en ny metode til at tunnele IPv4-pakker til IPv6-pakker eller omvendt.
IPoAC-standarden blev foreslået i 1990, men beskeder er blevet sendt af brevduer i meget længere tid: billedet viser en brevdue, der blev sendt i Schweiz, mellem 1914 og 1918
Det er logisk at forvente af en standard, hvis koncept blev opfundet tilbage i 1990, at det originale format til overførsel af data via IPoAC-protokollen var forbundet med udskrivning af hexadecimale tegn på papir. Siden da har meget ændret sig, og mængden af data, der passer ind i en given fysisk volumen og vægt, er steget utroligt, mens størrelsen af nyttelasten for en individuel due er forblevet den samme. Duer er i stand til at bære en nyttelast, der er en betydelig procentdel af deres kropsvægt – den gennemsnitlige måldue vejer omkring 500 gram, og i begyndelsen af det 75. århundrede kunne de bære XNUMX grams kameraer til rekognoscering ind i fjendens territorium.
vi talte med , en duevæddeløbsentusiast fra Maryland, bekræftede, at duer nemt kan bære op til 75 gram (og måske lidt mere) "over enhver afstand i løbet af dagen." Samtidig kan de flyve en betydelig afstand - verdensrekorden for en postdue holdes af én frygtløs fugl, som formåede at flyve fra Arras i Frankrig til sit hjem i Ho Chi Minh City i Vietnam, og dækker en rejse på 11 km på 500 dage. De fleste postduer er selvfølgelig ikke i stand til at flyve så langt. Den typiske længde af en lang væddeløbsbane er ifølge Lesofsky omkring 24 km, og fuglene tilbagelægger den med en gennemsnitshastighed på omkring 1000 km/t. På kortere distancer kan sprintere nå hastigheder på op til 70 km/t.
Hvis vi sætter alt dette sammen, kan vi beregne, at hvis vi laster en brevdue op til dens maksimale bæreevne på 75 gram med 1 TB microSD-kort, som hver vejer 250 mg, så kan duen bære 300 TB data. Når man rejser fra San Francisco til New York (4130 km) med topsprinthastighed, ville den opnå dataoverførselshastigheder på 12 TB/time eller 28 Gbit/s, hvilket er flere størrelsesordener højere end de fleste internetforbindelser. I USA observeres de hurtigste gennemsnitlige downloadhastigheder for eksempel i Kansas City, hvor Google Fiber overfører data med en hastighed på 127 Mbps. Ved denne hastighed ville det tage 300 dage at downloade 240 TB – og i løbet af den tid ville vores due kunne flyve jorden rundt 25 gange.
Lad os sige, at dette eksempel ikke ser særlig realistisk ud, fordi det beskriver en slags superdue, så lad os sætte farten ned. Lad os tage en mere gennemsnitlig flyvehastighed på 70 km/t, og indlæse fuglen med halvdelen af den maksimale belastning i terabyte hukommelseskort - 37,5 gram. Og stadig, selvom vi sammenligner denne metode med en meget hurtig gigabitforbindelse, vinder duen. En due vil være i stand til at omgå mere end halvdelen af kloden i den tid, det tager for vores filoverførsel at afslutte, hvilket betyder, at det vil være hurtigere at sende data med due bogstaveligt talt overalt i verden end at bruge internettet til at overføre dem.
Dette er naturligvis en sammenligning af ren gennemstrømning. Vi tager ikke hensyn til den tid og indsats, der kræves for at kopiere data til microSD-kort, indlæse dem på duen og læse dataene, når fuglen ankommer til sin destination. Latenserne er naturligvis høje, så alt andet end en envejsoverførsel ville være upraktisk. Den største begrænsning er, at postduen kun flyver i én retning og til én destination, så man kan ikke vælge destination for at sende data, og man skal også transportere duerne derhen, hvor man vil sende dem fra, hvilket også begrænser deres praktiske brug.
Faktum er dog, at selv med realistiske skøn over en dues nyttelast og hastighed, samt dens internetforbindelse, er den rene gennemstrømning af en due ikke let at slå.
Med alt dette i tankerne er det værd at nævne, at duekommunikation er blevet testet i den virkelige verden, og det gør et ret godt stykke arbejde. Bergen Linux brugergruppe fra Norge i 2001 , sende et ping med hver due over en afstand på 5 km:
Pinget blev sendt cirka klokken 12:15. Vi besluttede at lave et interval på 7,5 minutter mellem pakker, hvilket ideelt set skulle have resulteret i, at et par pakker forblev ubesvarede. Det gik dog ikke helt sådan. Vores nabo havde en flok duer, der fløj over sin ejendom. Og vores duer ville ikke flyve direkte hjem, de ville først flyve med andre duer. Og hvem kan bebrejde dem, at solen kom frem for første gang efter et par overskyede dage?
Deres instinkter vandt dog frem, og vi så, hvordan et par duer efter at have boltret sig i omkring en time brød væk fra flokken og gik i den rigtige retning. Vi glædede os. Og det var så sandelig vores duer, for kort efter dette fik vi melding fra et andet sted om, at en due var landet på taget.
Endelig kom den første due. Datapakken blev forsigtigt fjernet fra hans pote, pakket ud og scannet. Efter manuelt at kontrollere OCR og rette et par fejl, blev pakken accepteret som gyldig, og vores glæde fortsatte.
For virkelig store datamængder (såsom det påkrævede antal duer bliver vanskeligt at servicere), skal der stadig bruges fysiske bevægelsesmetoder. Amazon tilbyder tjenesten – 45 fods fragtcontainer på en lastbil. En snescooter kan bære op til 100 PB (100 TB) data. Den bevæger sig ikke så hurtigt som en tilsvarende flok på flere hundrede duer, men den bliver lettere at arbejde med.
De fleste mennesker ser ud til at være tilfredse med ekstremt afslappede downloads og har ringe interesse i at investere i deres egne brevduer. Det er rigtigt, at det kræver meget arbejde, siger Drew Lesofsky, og duerne selv opfører sig normalt ikke som datapakker:
GPS-teknologi hjælper i stigende grad duevæddeløbsentusiaster, og vi får en bedre forståelse af, hvordan vores duer flyver, og hvorfor nogle flyver hurtigere end andre. Den korteste linje mellem to punkter er en lige linje, men duer flyver sjældent i en lige linje. De zigzagger ofte, flyver nogenlunde i den ønskede retning og justerer derefter kursen, når de nærmer sig deres destination. Nogle af dem er fysisk stærkere og flyver hurtigere, men en due, der er bedre orienteret, har ingen helbredsproblemer og er fysisk trænet, kan løbe hurtigere end en hurtigtflyvende due med et dårligt kompas.
Lesofsky har en rimelig grad af tillid til duer som bærere af data: "Jeg ville føle mig temmelig sikker på at sende information med mine duer," siger han, mens han er bekymret for fejlkorrektion. "Jeg ville slippe mindst tre ad gangen for at sikre, at selvom en af dem havde et dårligt kompas, ville de to andre have et bedre kompas, og i sidste ende ville hastigheden på alle tre være hurtigere."
Problemer med at implementere IPoAC og den stigende pålidelighed af rimeligt hurtige (og ofte trådløse) netværk har betydet, at de fleste tjenester, der var afhængige af duer (og der var mange af dem) er skiftet til mere traditionelle dataoverførselsmetoder i løbet af de sidste par årtier.
Og på grund af alle de foreløbige forberedelser, der kræves for at opsætte et duedatasystem, kan sammenlignelige alternativer (såsom fastvingede droner) blive mere levedygtige. Duer har dog stadig nogle fordele: de skalerer godt, arbejder for frø, er mere pålidelige, de har et meget komplekst system til undgåelse af forhindringer indbygget i dem både på software- og hardwareniveau, og de kan genoplade sig selv.
Hvordan vil alt dette påvirke fremtiden for IPoAC-standarden? Der er en standard, den er tilgængelig for alle, selvom den er lidt absurd. Vi spurgte Brian Carpenter, om han var ved at forberede endnu en opdatering af standarden, og han sagde, at han tænkte på, om duer kunne bære qubits. Men selvom IPoAC er lidt kompleks (og lidt dum) til dine personlige dataoverførselsbehov, vil alle mulige ikke-standardiserede kommunikationsnetværk forblive nødvendige i en overskuelig fremtid, og vores evne til at generere enorme mængder data fortsætter med at vokse hurtigere end vores evne til at overføre det.
Tak til brugeren AyrA_ch for at påpege oplysninger til hans , og for bekvem , som hjælper med at beregne, hvor langt fremme duerne egentlig er i forhold til andre datatransmissionsmetoder.
Kilde: www.habr.com