En brevduva laddad med microSD-kort kan överföra stora mängder data snabbare och billigare än nästan alla andra metoder.
Notera översättning: även om originalet till denna artikel dök upp på IEEE Spectrum-webbplatsen den 1 april, är alla fakta som anges i den ganska tillförlitliga.
I februari om lanseringen av världens första microSD-flashkort med en kapacitet på 1 terabyte. Det, precis som andra kort i det här formatet, är litet, mäter bara 15 x 11 x 1 mm och väger 250 mg. Den kan rymma en otrolig mängd data i ett mycket litet fysiskt utrymme och kan köpas för $550. Bara så du förstår, de första 512 GB microSD-korten dök upp bara ett år tidigare, i februari 2018.
Vi har blivit så vana vid hastigheten på framsteg inom datoranvändning att dessa ökningar av lagringstätheten i stort sett går obemärkt förbi, ibland får vi ett pressmeddelande och ett blogginlägg eller två. Vad som är mer intressant (och sannolikt kommer att få större konsekvenser) är hur mycket snabbare vår förmåga att generera och lagra data växer jämfört med vår förmåga att överföra den över nätverk som är tillgängliga för de flesta.
Det här problemet är inte nytt, och i decennier har olika typer av "cunnets" använts för att fysiskt transportera data från en plats till en annan - till fots, per post eller med mer exotiska metoder. En av de metoder för dataöverföring som har använts aktivt under de senaste tusen åren är brevduvor, som kan resa hundratals eller till och med tusentals kilometer långa, återvända hem och använda navigationstekniker, vars natur ännu inte har varit exakt studerat. Det visar sig att när det gäller genomströmning (mängden data som överförs över ett givet avstånd under en given tid), förblir det duvbaserade Peronet mer effektivt än vanliga nätverk.
Från "IP Datagram Transmission Standard for Air Carriers"
Den 1 april 1990 friade David Weitzman Request for Comment (RFC) med titeln "", nu känd som IPoAC. RFC 1149 beskriver "en experimentell metod för att kapsla in IP-datagram i flygbolag", och har redan haft flera uppdateringar gällande både tjänstekvalitet och migrering till IPv6 (publicerad 1 april 1999 respektive 1 april 2011).
Att skicka en RFC på April Fool's Day är en tradition som började 1978 med RFC 748, som föreslog att att skicka IAC DONT RANDOMLY-LOSE-kommandot till en telnet-server skulle förhindra att servern slumpmässigt förlorar data. En bra idé, eller hur? Och detta är en av egenskaperna hos April Fool's RFC, förklarar , som ledde Networking Working Group vid CERN från 1985 till 1996, var ordförande för IETF från 2005 till 2007 och bor nu i Nya Zeeland. "Det måste vara tekniskt genomförbart (dvs. det bryter inte mot fysikens lagar) och du måste läsa minst en sida innan du inser att det är ett skämt", säger han. "Och naturligtvis måste det vara absurt."
Carpenter, tillsammans med sin kollega Bob Hinden, skrev själva April Fool's RFC, som beskrev , under 2011. Och även två decennier efter introduktionen är IPoAC fortfarande välkänt. "Alla vet om flygbolag," berättade Carpenter för oss. "Bob och jag pratade en dag på ett IETF-möte om spridningen av IPv6, och idén att lägga till det i IPoAC kom väldigt naturligt."
, som ursprungligen definierade IPoAC, beskriver många av fördelarna med den nya standarden:
Många olika tjänster kan tillhandahållas genom hackprioritering. Dessutom finns det inbyggd igenkänning och förstörelse av maskar. Eftersom IP inte garanterar 100 % paketleverans kan förlusten av en transportör tolereras. Med tiden återhämtar sig transportörerna av sig själva. Sändningen är odefinierad och en storm kan resultera i dataförlust. Det är möjligt att göra ihärdiga försök till leverans tills transportören faller. Revisionsspår genereras automatiskt och kan ofta hittas i kabelrännor och på loggar [engelsk log betyder både "logg" och "logg för skrivning" / ca. översättning].
Kvalitetsuppdateringen (RFC 2549) lägger till flera viktiga detaljer:
Multicasting, även om det stöds, kräver implementering av en kloningsenhet. Bärare kan gå vilse om de placerar sig på ett träd som håller på att huggas. Bärare är fördelade längs arvsträdet. Operatörer har en genomsnittlig TTL på 15 år, så deras användning i utökade ringsökningar är begränsad.
Strutsar kan ses som alternativa bärare, med mycket större kapacitet att överföra stora mängder information, men som ger långsammare leverans och kräver broar mellan olika områden.
Ytterligare diskussion om tjänstens kvalitet finns i .
från Carpenter, som beskriver IPv6 för IPoAC, nämner bland annat potentiella komplikationer i samband med paketrouting:
Transportörers passage genom territoriet för liknande transportörer, utan att upprätta avtal om peer-to-peer-informationsutbyte, kan leda till en kraftig förändring av rutt, paketslingor och leverans i oordning. Transportörers passage genom rovdjurens territorium kan leda till betydande förlust av paket. Det rekommenderas att dessa faktorer beaktas i designalgoritmen för routingtabellen. De som kommer att implementera dessa rutter, för att säkerställa tillförlitlig leverans, bör överväga rutt baserat på policyer som undviker områden där lokala och rovflygbolag dominerar.
Det finns bevis för att vissa bärare har en tendens att äta andra bärare och sedan transportera den uppätna nyttolasten. Detta kan ge en ny metod för att tunnla IPv4-paket till IPv6-paket, eller vice versa.
IPoAC-standarden föreslogs 1990, men meddelanden har skickats av brevduvor mycket längre: bilden visar en brevduva som skickades i Schweiz, mellan 1914 och 1918
Det är logiskt att förvänta sig av en standard, vars koncept uppfanns redan 1990, att det ursprungliga formatet för att överföra data via IPoAC-protokollet var förknippat med utskrift av hexadecimala tecken på papper. Sedan dess har mycket förändrats, och mängden data som passar in i en given fysisk volym och vikt har ökat otroligt, samtidigt som storleken på nyttolasten för en enskild duva har förblivit densamma. Duvor är kapabla att bära en nyttolast som är en betydande andel av deras kroppsvikt - den genomsnittliga målduvan väger cirka 500 gram, och i början av 75-talet kunde de bära kameror på XNUMX gram för spaning in i fiendens territorium.
Vi pratade med , en duvkapplöpningsentusiast från Maryland, bekräftade att duvor lätt kan bära upp till 75 gram (och kanske lite mer) "över vilken sträcka som helst under dagen." Samtidigt kan de flyga en avsevärd sträcka - världsrekordet för en målduva innehas av en orädd fågel, som lyckades flyga från Arras i Frankrike till sitt hem i Ho Chi Minh-staden i Vietnam och täckte en resa på 11 500 km på 24 dagar. De flesta målduvor kan naturligtvis inte flyga så långt. Den typiska längden på en lång tävlingsbana, enligt Lesofsky, är cirka 1000 km, och fåglarna täcker den med en medelhastighet på cirka 70 km/h. På kortare avstånd kan sprinters nå hastigheter på upp till 177 km/h.
Om vi sammanställer allt detta kan vi räkna ut att om vi laddar en brevduva upp till dess maximala bärkapacitet på 75 gram med 1 TB microSD-kort, som vart och ett väger 250 mg, så kommer duvan att kunna bära 300 TB data. När man reser från San Francisco till New York (4130 12 km) med högsta sprinthastighet skulle den uppnå dataöverföringshastigheter på 28 TB/timme, eller 127 Gbit/s, vilket är flera storleksordningar högre än de flesta internetanslutningar. I USA, till exempel, observeras de snabbaste genomsnittliga nedladdningshastigheterna i Kansas City, där Google Fiber överför data med en hastighet av 300 Mbps. Med den här hastigheten skulle det ta 240 dagar att ladda ner 25 TB – och under den tiden skulle vår duva kunna flyga jorden runt XNUMX gånger.
Låt oss säga att det här exemplet inte ser särskilt realistiskt ut eftersom det beskriver någon sorts superduva, så låt oss sakta ner. Låt oss ta en mer genomsnittlig flyghastighet på 70 km/h, och ladda fågeln med halva maxbelastningen i terabyte minneskort - 37,5 gram. Och fortfarande, även om vi jämför denna metod med en mycket snabb gigabitanslutning, vinner duvan. En duva kommer att kunna gå runt mer än halva jordklotet under den tid det tar för vår filöverföring att slutföras, vilket innebär att det blir snabbare att skicka data per duva bokstavligen var som helst i världen än att använda Internet för att överföra den.
Naturligtvis är detta en jämförelse av ren genomströmning. Vi tar inte hänsyn till den tid och ansträngning som krävs för att kopiera data till microSD-kort, ladda dem på duvan och läsa data när fågeln anländer till sin destination. Latenserna är uppenbarligen höga, så allt annat än en envägsöverföring skulle vara opraktisk. Den största begränsningen är att målduvan bara flyger i en riktning och till en destination, så du kan inte välja destination för att skicka data, och du måste även transportera duvorna dit du vill skicka dem från, vilket också begränsar deras praktiska användning.
Men faktum kvarstår att även med realistiska uppskattningar av en duvas nyttolast och hastighet, såväl som dess internetuppkoppling, är den rena genomströmningen av en duva inte lätt att slå.
Med allt detta i åtanke är det värt att nämna att duvkommunikation har testats i den verkliga världen, och det gör ett ganska bra jobb. Bergen Linux-användargrupp från Norge 2001 , skicka en ping med varje duva över en sträcka på 5 km:
Pinget skickades ungefär klockan 12:15. Vi bestämde oss för att göra ett intervall på 7,5 minuter mellan paketen, vilket helst skulle ha resulterat i att ett par paket förblev obesvarade. Det gick dock inte riktigt så. Vår granne hade en flock duvor som flög över sin egendom. Och våra duvor ville inte flyga direkt hem, de ville först flyga med andra duvor. Och vem kan klandra dem, med tanke på att solen kom fram för första gången efter ett par molniga dagar?
Deras instinkter vann dock ut och vi såg hur ett par duvor efter att ha lekt i ungefär en timme bröt sig loss från flocken och styrde åt rätt håll. Vi gladde oss. Och det var verkligen våra duvor, för kort efter detta fick vi en rapport från en annan plats att en duva hade landat på taket.
Äntligen kom den första duvan. Datapaketet togs försiktigt bort från hans tass, packades upp och skannades. Efter manuell kontroll av OCR och åtgärdat ett par fel, accepterades paketet som giltigt och vår glädje fortsatte.
För riktigt stora datamängder (så att det erforderliga antalet duvor blir svårt att serva) måste fysiska rörelsemetoder fortfarande användas. Amazon erbjuder tjänsten – 45 fots fraktcontainer på en lastbil. En snöskoter kan bära upp till 100 PB (100 000 TB) data. Den kommer inte att röra sig lika snabbt som en motsvarande flock på flera hundra duvor, men den blir lättare att arbeta med.
De flesta verkar vara nöjda med extremt lugna nedladdningar, och har lite intresse av att investera i sina egna brevduvor. Det är sant att det kräver mycket arbete, säger Drew Lesofsky, och duvorna själva beter sig vanligtvis inte som datapaket:
GPS-tekniken hjälper i allt högre grad duvesportentusiaster och vi får en bättre förståelse för hur våra duvor flyger och varför vissa flyger snabbare än andra. Den kortaste linjen mellan två punkter är en rak linje, men duvor flyger sällan i en rak linje. De sicksackar ofta, flyger ungefär i önskad riktning och anpassar sedan kursen när de närmar sig sin destination. En del av dem är fysiskt starkare och flyger snabbare, men en duva som är bättre orienterad, har inga hälsoproblem och är fysiskt tränad kan springa ifrån en snabbflygande duva med dålig kompass.
Lesofsky har ett ganska stort förtroende för duvor som bärare av data: "Jag skulle känna mig ganska säker på att skicka information med mina duvor", säger han, samtidigt som han är orolig för felkorrigering. "Jag skulle släppa minst tre åt gången för att säkerställa att även om en av dem hade en dålig kompass, skulle de andra två ha en bättre kompass, och i slutändan skulle hastigheten för alla tre bli snabbare."
Problem med att implementera IPoAC och den ökande tillförlitligheten hos ganska snabba (och ofta trådlösa) nätverk har gjort att de flesta tjänster som förlitade sig på duvor (och det fanns många av dem) har gått över till mer traditionella dataöverföringsmetoder under de senaste decennierna.
Och på grund av alla preliminära förberedelser som krävs för att sätta upp ett duvdatasystem, kan jämförbara alternativ (som fastvingade drönare) bli mer genomförbara. Duvor har dock fortfarande vissa fördelar: de skalar bra, arbetar för frön, är mer pålitliga, de har ett mycket komplext system för undvikande av hinder inbyggt i dem både på mjukvaru- och hårdvarunivå, och de kan ladda sig själva.
Hur kommer allt detta att påverka framtiden för IPoAC-standarden? Det finns en standard, den är tillgänglig för alla, även om den är lite absurd. Vi frågade Brian Carpenter om han förberedde ytterligare en uppdatering av standarden, och han sa att han funderade på om duvor kunde bära qubits. Men även om IPoAC är lite komplext (och lite dumt) för dina personliga dataöverföringsbehov, kommer alla typer av icke-standardiserade kommunikationsnätverk att förbli nödvändiga under överskådlig framtid, och vår förmåga att generera enorma mängder data fortsätter att växa snabbare än vår förmåga att överföra det.
Tack till användaren AyrA_ch för att ha påpekat information till hans , och för bekvämt , som hjälper till att beräkna hur långt fram duvorna verkligen är i förhållande till andra dataöverföringsmetoder.
Källa: will.com