Gołąb pocztowy z ładunkiem kart microSD może przesyłać duże ilości danych szybciej i taniej niż niemal każda inna metoda.
Przyp. tłum.: choć oryginał tego artykułu pojawił się na stronie IEEE Spectrum 1 kwietnia, wszelkie zawarte w nim fakty są całkowicie wiarygodne.
W lutym wprowadzenie pierwszej na świecie karty microSD o pojemności 1 terabajta. Jest ona, podobnie jak inne karty tego formatu, malutka, o wymiarach zaledwie 15 x 11 x 1 mm i waży 250 mg. Można na niej pomieścić niesamowitą ilość danych w bardzo małej przestrzeni fizycznej, a kupić ją można za 550 $. Dla porównania, pierwsze karty microSD o pojemności 512 GB pojawiły się zaledwie rok wcześniej, w lutym 2018 roku.
Przyzwyczailiśmy się do tempa postępu w dziedzinie technologii komputerowej, że te zwiększenia gęstości nośników pozostają praktycznie niezauważone, a czasami są nagradzane komunikatem prasowym i kilkoma artykułami na blogach. Bardziej interesujące (i prawdopodobnie przyniesie to poważniejsze konsekwencje) jest to, jak szybko nasze zdolności generowania i przechowywania danych rosną w porównaniu do naszych możliwości ich przesyłania w sieciach dostępnych dla większości ludzi.
Problem ten nie jest nowy, a od kilku dziesięcioleci różne rodzaje „hitchernetów” były wykorzystywane do fizycznego transportowania danych z jednego miejsca do drugiego – na piechotę, pocztą lub bardziej egzotycznymi metodami. Jednym ze sposobów przesyłania danych, używanym aktywnie przez ostatnie tysiąc lat, są gołębie pocztowe, które potrafią pokonać setki, a nawet tysiące kilometrów, wracając do domu i korzystając z technik nawigacyjnych, których natura do tej pory nie została dokładnie zbadana. Okazuje się, że w kategoriach przepustowości (ilości danych przekazywanych na danym dystansie w określonym czasie) „peronety” oparte na gołębiach pozostają bardziej efektywne niż typowe sieci.
Z „standardu przesyłania datagramów IP przez przewoźników lotniczych”
1 kwietnia 1990 roku David Weitzman zaproponował Request for Comment (RFC) zatytułowany«, znany teraz jako IPoAC. RFC 1149 opisuje „eksperymentalną metodę enkapsulacji datagramów IP w powietrznych nośnikach”, a także ma już kilka aktualizacji dotyczących jakości usług oraz przejścia na IPv6 (opublikowanych 1 kwietnia 1999 i 1 kwietnia 2011 roku).
Wysyłanie RFC w Dzień Żartów To tradycja, która rozpoczęła się w 1978 roku od RFC 748, w którym zaproponowano, aby po wysłaniu na serwer telnet polecenia IAC DONT RANDOMLY-LOSE serwer przestał losowo tracić dane. Całkiem sensowny pomysł, prawda? I to jedno z właściwości prima-aprilisowych RFC, wyjaśnia , który kierował grupą roboczą ds. sieci w CERN od 1985 do 1996 roku, przewodniczył IETF od 2005 do 2007, a teraz mieszka w Nowej Zelandii. „Musi być technicznie wykonalny (tzn. nie naruszać praw fizyki), i powinieneś przeczytać przynajmniej stronę, zanim zrozumiesz, że to żart” — mówi. – „I, oczywiście, musi być absurdalny”.
Carpenter, wraz ze swoim kolegą Bobem Hindenem, sam pisał prima-aprilisowe RFC, w których opisywał , w 2011 roku. I nawet dwie dekady po swoim powstaniu, IPoAC wciąż jest dobrze znany. „Wszyscy wiedzą o powietrznych nośnikach” — powiedział nam Carpenter. – „Pewnego razu rozmawialiśmy z Bobem na spotkaniu IETF dotyczącym wdrożenia IPv6 i pomysł dodania go do IPoAC wydawał się całkowicie naturalny”.
, pierwotnie definiujący IPoAC, opisuje wiele zalet nowego standardu:
Wiele różnych usług można dostarczać dzięki priorytetyzacji „dziobania”. Dodatkowo istnieje wbudowane rozpoznawanie i eliminacja robaków. Ponieważ IP nie gwarantuje 100% dostarczenia pakietów, można się pogodzić z utratą nośnika. Z czasem nośniki samodzielnie się odbudowują. Rozgłoszenie nie jest zdefiniowane, a burza może prowadzić do utraty danych. Istnieje możliwość podejmowania upartych prób dostarczenia, aż do upadku nośnika. Ślady audytowe generowane są automatycznie i często można je znaleźć w korytkach kablowych i na belkach [ang. log oznacza zarówno „belka”, jak i „dziennik do notowania” / przyp. tłum.].
Aktualizacja w związku z poprawą jakości (RFC 2549) dodaje kilka ważnych szczegółów:
Multicast jest wspierany, ale wymaga wdrożenia urządzenia do klonowania. Przewoźnicy mogą się gubić, jeśli ulokują się na ściętym drzewie. Przewoźnicy dzielą się według drzewa dziedziczenia. Średni czas życia przewoźników wynosi 15 lat, dlatego ich użycie w poszukiwaniach w rozszerzającym się pierścieniu jest ograniczone.
Strusie można uznać za alternatywnych przewoźników, którzy mają znacznie większe możliwości przesyłania dużych ilości informacji, ale zapewniają wolniejszy transport i wymagają mostów między różnymi obszarami.
Dodatkowe omówienie jakości obsługi można znaleźć w .
od Carpentry, który opisuje IPv6 dla IPoAC. Wspomina on między innymi o potencjalnych trudności związanych z routowaniem pakietów:
Przechodzenie przewoźników przez terytorium podobnych im przewoźników, bez zawierania umów o równoprawnej wymianie informacji, może prowadzić do nagłej zmiany trasy, zapętlenia pakietów i nietypowej dostawy. Przechodzenie przewoźników przez terytorium drapieżników może prowadzić do znacznej utraty pakietów. Zaleca się uwzględnienie tych czynników w algorytmie tworzenia tabel routingu. Osobom, które będą wdrażać te trasy, zaleca się rozważenie routingu opartego na politykach, omijających obszary z dominacją lokalnych i drapieżnych przewoźników.
Są dowody na to, że niektórzy przewoźnicy mają tendencję do pożerania innych przewoźników i dalszego transportu zjedzonego ładunku. Może to być nową metodą do tunelowania pakietów IPv4 w pakietach IPv6, lub odwrotnie.
Standard IPoAC został zaproponowany w 1990 roku, ale wiadomości z gołębi pocztowych były wysyłane znacznie dłużej: na zdjęciu przedstawiono wysyłkę gołębia pocztowego w Szwajcarii w latach 1914-1918.
Logic dictates that one can expect from a standard, the concept of which was conceived back in 1990, that the original format for transmitting data over the IPoAC protocol was linked to printing hexadecimal characters on paper. Since then, much has changed, and the amount of data fitting into defined physical volume and weight has increased incredibly, while the payload size of individual pigeons has remained the same. Pigeons can carry a payload that constitutes a significant percentage of their body weight – an average homing pigeon weighs about 500 grams, and in the early 20th century, they could carry 75-gram cameras for reconnaissance over enemy territory.
We spoke with , a pigeon racing enthusiast from Maryland, who confirmed that pigeons can effortlessly carry up to 75 grams (or perhaps a bit more) “during the day over any distance.” Moreover, they can fly considerable distances – the world record for a homing pigeon is held by a fearless bird that managed to fly from Arras in France back home to Ho Chi Minh City in Vietnam, covering a distance of 11,500 km in 24 days. Most homing pigeons, of course, cannot fly that far. According to Lesofski, the typical length of extended races is about 1000 km, and the birds cover this with an average speed of approximately 70 km/h. Over shorter distances, sprinters can reach speeds of up to 177 km/h.
Putting all this together, one can calculate that if we load a homing pigeon to its maximum carrying capacity of 75 grams with microSD cards of 1 TB each, weighing 250 mg, the pigeon could carry 300 TB of data. Covering the distance from San Francisco to New York (4130 km) at maximum sprinting speed, it would achieve a data transfer speed of 12 TB/hour, or 28 Gbps, which is several orders of magnitude higher than most internet connections. In the USA, for example, the fastest average upload speed is observed in Kansas City, where Google Fiber transmits data at a speed of 127 Mbps. At that speed, uploading 300 TB would take 240 days – in that time, our pigeon could circumnavigate the globe 25 times.
Załóżmy, że ten przykład nie wygląda zbyt realistycznie, ponieważ opisuje jakiegoś nadzwyczajnego gołębia, więc użyjmy bardziej przeciętnej prędkości lotu wynoszącej 70 km/h i obciążmy ptaka połową maksymalnego ładunku na terabajtowych kartach pamięci – 37,5 grama. I mimo to, nawet porównując ten sposób z bardzo szybkim połączeniem gigabitowym, gołąb wygrywa. Gołąb będzie w stanie oblecieć więcej niż połowę kuli ziemskiej w czasie, gdy nasza transmisja plików się zakończy, co oznacza, że dane będą szybciej przesyłane gołębiem dosłownie w dowolne miejsce na ziemi niż przy użyciu internetu.
Naturalnie, jest to porównanie czystej przepustowości. Nie uwzględniamy czasu i wysiłku na skopiowanie danych na kartach microSD, załadunek ich na gołębia oraz odczyt danych po przybyciu ptaka do punktu docelowego. Opóźnienia są oczywiste, więc coś innego niż jednostronna transmisja będzie niepraktyczne. Największym ograniczeniem jest to, że gołąb leci tylko w jednym kierunku i do jednego punktu docelowego, więc nie można wybrać celu przesyłania danych, a także trzeba przewieźć gołębie tam, skąd zamierzamy je wysłać, co również ogranicza ich praktyczną użyteczność.
Jednak fakt pozostaje faktem – nawet przy realistycznych szacunkach użytecznego ładunku i prędkości gołębia oraz połączenia internetowego, czystą przepustowość gołębia trudno jest przełamać.
Biorąc to wszystko pod uwagę, warto wspomnieć, że przesył danych gołębiami był testowany w rzeczywistych warunkach i całkiem dobrze sobie z tym poradziły. Grupa użytkowników Bergen Linux z Norwegii w 2001 roku , wysyłając po jednym pingach z każdym gołębiem na odległość 5 km:
Ping został wysłany około 12:15. Postanowiliśmy robić przerwę 7,5 minuty między pakietami, co idealnie powinno zapewnić, że para pakietów pozostanie bez odpowiedzi. Jednak wszystko poszło nieco inaczej. Nad naszą działką latał stado gołębi. I nasze gołębie nie chciały lecieć bezpośrednio do domu, najpierw postanowiły polatać z innymi gołębiami. I kto je może za to winić, biorąc pod uwagę, że słońce wyszło po kilku pochmurnych dniach?
Jednak ich instynkty zwyciężyły i zobaczyliśmy, jak po godzinnej zabawie para gołębi oddaliła się od stada i skierowała w odpowiednim kierunku. Ucieszyliśmy się. I to rzeczywiście były nasze gołębie, ponieważ wkrótce potem otrzymaliśmy raport z innego miejsca, że gołąb wylądował na dachu.
W końcu przybył pierwszy gołąb. Pakiet danych został starannie zdjęty z jego nogi, rozpakowany i zeskanowany. Po ręcznym sprawdzeniu OCR i poprawieniu kilku błędów, pakiet został przyjęty jako ważny, a nasza radość trwała dalej.
Dla naprawdę dużych ilości danych (takich, które sprawiają, że konieczna liczba gołębi staje się trudna do obsługi) nadal trzeba korzystać z fizycznych metod transportu. Amazon oferuje usługę – 45-stopowy kontener transportowy na ciężarówce. Jeden Snowmobile może przewozić do 100 PB (100 000 TB) danych. Będzie się poruszał nieco wolniej niż ekwiwalentne stado kilku setek gołębi, jednak będzie łatwiejszy w obsłudze.
Większość ludzi wydaje się zadowolona z niezwykle wolnego pobierania i mało interesuje się inwestowaniem w własne gołębie pocztowe. To prawda, że to wymaga dużo wysiłku, mówi Drew Lesofski, a same gołębie zazwyczaj nie zachowują się jak pakiety danych:
Technologia GPS w coraz większym stopniu pomaga miłośnikom wyścigów gołębi, a my mamy lepsze zrozumienie, jak latają nasze gołębie i dlaczego jedne są szybsze od innych. Najkrótsza linia między dwoma punktami to prosta, jednak gołębie rzadko lecą w linii prostej. Często rysują zygzaki, lecąc mniej więcej w odpowiednim kierunku, a następnie korygując kurs w miarę zbliżania się do celu. Niektóre z nich są fizycznie silniejsze i latają szybciej, jednak gołąb, który lepiej orientuje się w przestrzeni, nie ma problemów zdrowotnych i jest w dobrej kondycji, może wyprzedzić szybko lecącego gołębia z słabym kompasem.
Lesofski ma wystarczające zaufanie do gołębi jako przewoźników danych: „Zdecydowanie wysyłałbym informacje swoimi gołębiami” – mówi, dbając o korekcję błędów. „Wypuszczałbym nie mniej niż trzech na raz, aby zapewnić, że nawet jeśli jeden z nich będzie miał słaby kompas, dwóch pozostałych będzie miało lepszy, a ostateczna prędkość wszystkich trzech będzie wyższa.”
Problemy z realizacją IPoAC oraz zwiększenie niezawodności dość szybkich (często bezprzewodowych) sieci oznaczają, że większość usług, które polegały na gołębiach (a było ich wiele), w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci przeszła na bardziej tradycyjne metody przesyłania danych.
Z powodu wszystkich wcześniejszych przygotowań niezbędnych do zorganizowania systemu przesyłania danych przy użyciu gołębi, porównywalne alternatywy (takie jak drony o stałym skrzydle) mogą stać się bardziej żywotne. Jednak gołębie wciąż mają pewne przewagi: dobrze się skalują, pracują za niewielką cenę, są bardziej niezawodne, mają wbudowany bardzo skomplikowany system unikania przeszkód zarówno na poziomie oprogramowania, jak i sprzętu oraz potrafią samodzielnie się ładować.
Jak to wszystko wpłynie na przyszłość standardu IPoAC? Standard istnieje, jest dostępny dla wszystkich, choć nieco absurdalny. Zapytaliśmy Briana Carpentera, czy nie przygotowuje nowych aktualizacji do standardu, a on powiedział, że myśli o tym, czy gołębie będą mogły przenosić kubity. Ale nawet jeśli IPoAC jest nieco skomplikowany (i trochę głupi) dla Twoich potrzeb w zakresie przesyłania danych, wszelkie sieci niestandardowej komunikacji w przewidywalnej przyszłości nadal będą potrzebne, a nasza zdolność do generowania ogromnych ilości danych rośnie szybciej niż nasze możliwości ich przesyłania.
Dziękuję użytkownikowi AyrA_ch za podanie informacji swoim , oraz za wygodny , który pomaga obliczyć, jak bardzo gołębie wyprzedzają inne metody przesyłania danych.
Źródło: habr.com
