Uma pomba correio carregando cartões microSD é capaz de transmitir grandes volumes de dados mais rapidamente e de forma mais barata do que praticamente qualquer outro método.
Nota do tradutor: embora o original deste artigo tenha aparecido no site IEEE Spectrum em 1º de abril, todos os fatos mencionados são bastante confiáveis.
Em fevereiro o lançamento do primeiro cartão microSD do mundo com capacidade de 1 terabyte. Assim como outros cartões desse formato, é minúsculo, medindo apenas 15 x 11 x 1 mm e pesando 250 mg. Ele pode acomodar uma quantidade incrível de dados em um espaço físico muito pequeno, e pode ser adquirido por $550. Para você entender, os primeiros cartões microSD de 512 GB surgiram apenas um ano antes, em fevereiro de 2018.
Estamos tão acostumados com a velocidade do progresso na área da computação que esses aumentos na densidade dos dispositivos de armazenamento passam praticamente despercebidos, e às vezes recebem apenas um comunicado de imprensa e alguns artigos em blogs. O mais interessante (e provavelmente levará a consequências mais sérias) é o quão mais rápido nossas capacidades de gerar e armazenar dados estão crescendo em comparação com nossas habilidades de transmiti-los por redes acessíveis à maioria das pessoas.
Esse problema não é novo, e por várias décadas, 'hithernet' de diversos tipos foram utilizados para o transporte físico de dados de um lugar para outro – a pé, pelo correio ou por métodos mais exóticos. Uma das maneiras de transmitir dados que foi ativamente utilizada nos últimos mil anos é por meio de pombos correios, que são capazes de percorrer distâncias de centenas ou até milhares de quilômetros, retornando para casa e utilizando técnicas de navegação cuja natureza ainda não é totalmente compreendida. Aparentemente, em termos de largura de banda (a quantidade de dados transmitidos a uma determinada distância em um certo tempo), o 'perronet' baseado em pombos continua sendo mais eficiente do que as redes típicas.
Do 'padrão de transmissão de datagramas IP por transportadoras aéreas'
Em 1º de abril de 1990, David Weitzman propôs um Pedido de Comentário (RFC) intitulado '«, agora conhecido como IPoAC. O RFC 1149 descreve um «método experimental de encapsulamento de datagramas IP em transportes aéreos», e já possui várias atualizações sobre a qualidade do serviço e a transição para o IPv6 (publicadas em 1 de abril de 1999 e 1 de abril de 2011, respectivamente).
O envio de RFC no Dia da Mentira – uma tradição que começou em 1978 com o RFC 748, que sugeria que após o envio do comando IAC DONT RANDOMLY-LOSE para um servidor telnet, o servidor parasse de perder dados aleatoriamente. Uma ideia bastante sensata, não acha? E essa é uma das características do RFC de 1º de abril, explica , que liderou o grupo de trabalho em redes no CERN de 1985 a 1996, presidiu o IETF de 2005 a 2007, e agora mora na Nova Zelândia. «Ele deve ser tecnicamente viável (ou seja, não deve violar as leis da física), e você deve ler pelo menos uma página antes de perceber que é uma piada», diz ele. – «E, naturalmente, deve ser absurdo».
Carpenter, junto com seu colega Bob Hinden, também escreveu RFCs de 1º de abril, onde descreveram , em 2011. E mesmo duas décadas após seu surgimento, o IPoAC ainda é bem conhecido. «Todos conhecem os transportes aéreos», nos disse Carpenter. – «Uma vez, estávamos eu e Bob conversando em uma reunião do IETF sobre a disseminação do IPv6, e a ideia de adicioná-lo ao IPoAC surgiu naturalmente».
, que originalmente definiu o IPoAC, descreve uma série de vantagens do novo padrão:
Uma variedade de serviços pode ser oferecida através da priorização do bicar. Além disso, há um reconhecimento e destruição integrados de worms. Como o IP não garante 100% de entrega dos pacotes, a perda do transportador pode ser tolerada. Com o tempo, os transportadores se recuperam por conta própria. A difusão não é definida, e uma tempestade pode levar à perda de dados. Há a possibilidade de tentativas insistentes de entrega, até o colapso do transportador. Os rastros de auditoria são gerados automaticamente, e frequentemente podem ser encontrados em canaletas de cabos e em troncos [em inglês, log significa tanto «tronco» quanto «registro para anotações» / nota do tradutor.].
A atualização para melhorar a qualidade (RFC 2549) adiciona alguns detalhes importantes:
Embora o multicast seja suportado, requer a implementação de dispositivos para clonagem. Os transportadores podem se perder se estiverem localizados em uma árvore que está sendo derrubada. Os transportadores são distribuídos na árvore de herança. Em média, o TTL dos transportadores é de 15 anos, portanto, seu uso em buscas por um anel em expansão é limitado.
Os avestruzes podem ser vistos como transportadores alternativos, com muito mais capacidade de transmissão de grandes volumes de informação, mas proporcionando uma entrega mais lenta e necessitando de pontes entre diferentes áreas.
Você pode encontrar uma discussão adicional sobre a qualidade do serviço em .
de Carpenter, que descreve o IPv6 para IPoAC, mencionando entre outras coisas, as dificuldades potenciais relacionadas à roteação de pacotes:
A passagem de transportadores por regiões semelhantes, sem estabelecer acordos de troca de informação equitativa, pode levar a mudanças repentinas de rota, loops de pacotes e entrega fora de ordem. A passagem de transportadores por áreas de predadores pode resultar em uma perda significativa de pacotes. É recomendável considerar esses fatores ao elaborar algoritmos de tabelas de roteamento. Aqueles que implementarem essas rotas, para garantir uma entrega confiável, devem considerar a roteação baseada em políticas que evitam áreas com predominância de transportadores locais e predadores.
Há evidências de que alguns transportadores têm tendência a devorar outros transportadores e continuar transportando a carga útil consumida. Isso pode servir como um novo método para realizar o encapsulamento de pacotes IPv4 em pacotes IPv6, ou vice-versa.
O padrão IPoAC foi proposto em 1990, mas as mensagens com pombos-correio levaram muito mais tempo para serem enviadas: na foto, um pombo-correio está sendo enviado na Suíça, entre 1914 e 1918.
É lógico esperar que, dado que o padrão foi concebido em 1990, o formato original para a transmissão de dados via protocolo IPoAC estivesse relacionado à impressão de caracteres hexadecimais em papel. Desde então, muita coisa mudou e a quantidade de dados que pode ser armazenada em um volume e peso físicos definidos aumentou imensamente, enquanto a carga útil de um único pombo permaneceu a mesma. Os pombos são capazes de transportar uma carga útil que representa uma porcentagem significativa de seu peso corporal - um pombo mensageiro médio pesa cerca de 500 g e, no início do século XX, eles podiam carregar câmeras de 75 gramas para reconhecimento no território inimigo.
Conversamos com , um entusiasta de corridas de pombos de Maryland, e ele confirmou que os pombos podem facilmente carregar até 75 gramas (ou talvez um pouco mais) "durante o dia a qualquer distância". Nesse sentido, eles podem voar grandes distâncias - o recorde mundial para um pombo mensageiro é de uma ave destemida que conseguiu voar de Arras, na França, para sua casa em Ho Chi Minh, no Vietnã, percorrendo 11.500 km em 24 dias. A maioria dos pombos mensageiros, claro, não consegue voar tão longe. O comprimento típico de uma rota prolongada em corridas, segundo Lesofski, é de cerca de 1000 km, e as aves a percorrem a uma velocidade média de cerca de 70 km/h. Em distâncias mais curtas, os velocistas podem alcançar velocidades de até 177 km/h.
Somando tudo isso, podemos calcular que se carregássemos um pombo mensageiro até a sua máxima capacidade de 75 gramas com cartões microSD de 1 TB, cada um pesando 250 mg, o pombo poderia transportar 300 TB de dados. Se viajasse de São Francisco a Nova Iorque (4130 km) na velocidade máxima de um velocista, ele alcançaria uma taxa de transferência de dados de 12 TB/hora, ou 28 Gbps, que está vários níveis acima da maioria das conexões de internet. Nos EUA, por exemplo, a velocidade média de upload mais rápida é observada em Kansas City, onde com o Google Fiber os dados são transferidos a 127 Mbps. A essa velocidade, levaria 240 dias para transferir 300 TB - enquanto isso, nosso pombo poderia voar ao redor do globo 25 vezes.
Suponha que este exemplo não pareça muito realista, pois descreve alguma super-pomba. Então, vamos desacelerar. Vamos tomar uma velocidade média de voo de 70 km/h e sobrecarregar a ave com metade da carga máxima de cartões de memória em terabytes – 37,5 gramas. E ainda assim, mesmo se compararmos esse método com uma conexão gigabit muito rápida, a pomba ganha. A pomba poderá dar a volta em mais da metade do globo terrestre no tempo em que nossa transferência de arquivos terminar, o que significa que os dados serão enviados mais rapidamente por pomba para literalmente qualquer lugar do mundo do que usando a internet para transferi-los.
Naturalmente, essa comparação é apenas de largura de banda bruta. Não consideramos o tempo e o esforço para copiar dados em cartões microSD, carregá-los na pomba e ler os dados na chegada da ave ao destino. As latências são claramente altas, então algo além da transmissão unidirecional seria imprático. A maior limitação é que a pomba voa apenas em uma direção e para um único destino, portanto, você não poderá escolher o destino do envio de dados, e também terá que transportar as pombas para onde você planeja enviá-las, o que também limita sua utilidade prática.
No entanto, o fato é que, mesmo com avaliações realistas de carga útil e velocidade da pomba, assim como da conexão de internet, a largura de banda bruta da pomba é difícil de superar.
Considerando tudo isso, vale mencionar que a transmissão de dados por pombas foi testada no mundo real, e elas se saíram bem. Um grupo de usuários do Bergen Linux na Noruega em 2001 , enviando um ping com cada pomba a uma distância de 5 km:
O ping foi enviado por volta das 12:15. Decidimos fazer um intervalo de 7,5 minutos entre os pacotes, o que idealmente deveria resultar em um par de pacotes sem resposta. No entanto, não foi exatamente assim. Nossos vizinhos tinham um bando de pombas voando sobre o terreno. E nossas pombas não queriam voar diretamente para casa, primeiro queriam brincar com outras pombas. E quem pode culpá-las, considerando que o sol apareceu pela primeira vez após alguns dias nublados?
No entanto, seus instintos prevaleceram e vimos como, após cerca de uma hora de diversão, um casal de pombos se separou do grupo e seguiu na direção correta. Nós jubilamos. E eram realmente nossos pombos, pois logo depois recebemos um relatório de outro ponto informando que um pombo havia pousado no telhado.
Finalmente, o primeiro pombo chegou. O pacote de dados foi cuidadosamente removido de sua pata, desembrulhado e escaneado. Após uma verificação manual de OCR e correção de alguns erros, o pacote foi aceito como válido, e nossa celebração continuou.
Para volumes realmente grandes de dados (a ponto de o número necessário de pombos se tornar difícil de gerenciar), ainda é necessário usar métodos físicos de transporte. A Amazon oferece o serviço – um contêiner de transporte de 45 pés em um caminhão. Um Snowmobile pode transportar até 100 PB (100.000 TB) de dados. Ele não se moverá tão rápido quanto um bando equivalente de várias centenas de pombos, mas será mais fácil de trabalhar.
A maioria das pessoas, aparentemente, está satisfeita com o download extremamente lento e poucas estão interessadas em investir em seus próprios pombos correios. Isso realmente exige muito trabalho, diz Drew Lesofski, além de que os próprios pombos geralmente se comportam de maneira diferente de pacotes de dados:
A tecnologia GPS está cada vez mais ajudando os entusiastas de corridas de pombos, e estamos obtendo uma melhor compreensão de como nossos pombos voam e por que alguns voam mais rápido que outros. A linha mais curta entre dois pontos será uma linha reta, mas os pombos raramente voam em linha reta. Frequentemente fazem ziguezagues, voando na direção geral e depois corrigindo o rumo à medida que se aproximam do destino. Alguns são fisicamente mais fortes e voam mais rápido, mas um pombo que se orienta melhor, está saudável e fisicamente treinado pode ultrapassar um pombo que voa rápido, mas tem um péssimo senso de direção.
Lesofski confia bastante nos pombos como transportadores de dados: "Eu enviaria informações com meus pombos com total confiança", diz ele, enquanto cuida da correção de erros. "Eu soltaria pelo menos três de uma vez, para garantir que mesmo que um deles tenha um bom senso de direção, os outros dois tenham melhor, e no final a velocidade dos três seria superior".
Os problemas na implementação do IPoAC e o aumento da confiabilidade de redes bastante rápidas (e muitas vezes sem fio) significam que a maioria dos serviços que confiavam em pombos (e eram muitos) mudaram para métodos de transmissão de dados mais tradicionais nas últimas décadas.
E por causa de todos os preparativos necessários para a configuração do sistema de transmissão de dados com pombos, alternativas comparáveis (como drones com asas fixas) podem se tornar mais viáveis. No entanto, os pombos ainda têm algumas vantagens: são escaláveis, operam por um custo baixo, são mais confiáveis, possuem um sistema muito complexo para evitar obstáculos tanto em nível de software quanto de hardware, e podem se recarregar sozinhos.
Como tudo isso afetará o futuro do padrão IPoAC? O padrão existe, está disponível para todos, embora um pouco absurdo. Perguntamos a Brian Carpenter se ele está preparando novas atualizações para o padrão, e ele comentou que está pensando na possibilidade de os pombos transportarem qubits. Mas mesmo que o IPoAC seja um pouco complicado (e um tanto ridículo) para suas necessidades de transmissão de dados, redes de comunicação não padrão continuarão sendo necessárias no futuro próximo, e nossa capacidade de gerar enormes quantidades de dados continua a crescer mais rápido do que nossa capacidade de transmiti-los.
Obrigado ao usuário AyrA_ch pela dica de informações em seu , e pela prática , que ajuda a calcular o quão realmente os pombos superam outros métodos de transmissão de dados.
Fonte: habr.com
