Алгоритмы для жизни: Простые способы принимать верные решения - [96]

Технология, пришедшая на смену коммутации каналов, получила название пакетной коммутации. В сети с коммутацией пакетов, в отличие от выделенного канала для каждого соединения, отправители и получатели дробят свои сообщения на мелкие частицы, называемые пакетами, и сливают их в общий поток данных. Получаются своего рода открытки, движущиеся со скоростью света.

В такой сети «то, что вы называете соединением, является согласованной иллюзией между двумя конечными точками», объясняет сетевой эксперт Apple Стюарт Чешир. «В интернете не существует соединений. Говорить о соединениях в интернете – все равно что говорить о соединениях в американской почтовой системе. Вы посылаете людям письма, и каждое письмо идет независимо друг от друга. Вы можете иметь многолетнюю непрерывную переписку с кем-то, но почте США нет до этого никакого дела… Они просто доставляют письма».

Эффективное использование полосы пропускания было не единственным фактором продвижения исследований пакетной коммутации в 1960-х годах; другим стала ядерная война. Пол Баран из корпорации RAND пытался решить проблему устойчивой работы сети, чтобы военные коммуникации могли пережить ядерный удар, который разрушил бы бóльшую часть сетей. Вдохновленный алгоритмами, разработанными в 1950-х годах для навигационных комплексов, Баран придумал модель, в которой каждая частица информации могла бы независимо двигаться к пункту своего назначения, даже когда сеть динамично меняется – или вовсе рвется в клочья.

Это был еще один дефект коммутации каналов и их узкоспециализированных устойчивых соединений: столь высокая устойчивость означала, что сброшенный вызов так и останется сброшенным. Коммутация каналов просто не была гибкой или достаточно адаптируемой, чтобы быть надежной. И в этом случае пакетная коммутация снова могла предложить то, что было востребовано временем. В сетях с коммутацией каналов вызов прекращается, если разрушается одно из звеньев цепи, и это значит, что надежность падает в геометрической прогрессии по мере того, как расширяется сеть. С другой стороны, в пакетной коммутации увеличение числа путей в растущей сети становится положительной чертой: появляется так много путей передачи данных, что надежность сети растет в геометрической прогрессии по мере ее расширения.

Тем не менее, даже когда пакетная коммутация была разработана, это не впечатлило телефонные компании. «Все специалисты из отрасли телекоммуникаций громко говорили, что это не сеть! Это убогая попытка использовать нашу сеть! Вы берете наши провода, вы посылаете данные по каналам, которые мы создали! Вы нагромождаете столько всякой дряни, что даже не можете эффективно их использовать!» Но с точки зрения пакетной коммутации телефонные провода являются лишь средством достижения цели; отправителю и получателю, в сущности, все равно, каким образом доставляются пакеты. Способность агностически оперировать любым количеством различных носителей – вот огромное достоинство пакетной коммутации. После того как в конце 60-х – начале 70-х годов первые сети, такие как ARPANET, доказали свою жизнеспособность, сети всех мастей накрыли страну, осуществляя пакетную коммутацию не только по медным телефонным проводам, но и с помощью спутников, и даже радио. В 2001 году компьютерщики из норвежского города Бергена на короткое время даже внедрили сеть пакетных коммутаций «птичья почта», когда пакеты писались на бумаге и привязывались к лапкам голубей.

Разумеется, в сфере пакетных коммутаций есть свои проблемы. В первую очередь один из основных вопросов любого протокола – человеческого или компьютерного – довольно очевиден: как узнать, что ваше сообщение дошло до адресата и было понято?

Признание

Ни одна передача не может быть на 100 % надежной.

Винт Серф и Боб Кан

Фраза «Чудны дела твои, Господи» была не просто первым сообщением, переданным на большое расстояние. Она была также и вторым: Альфред Вейл отправил эту цитату обратно Морзе в палату Верховного суда как способ подтвердить получение.

Ответ Вейла убедил Морзе и собравшихся вокруг него членов Законодательного собрания в том, что его сообщение было получено (предполагалось, конечно, что Вейл не знал заранее, каким будет текст сообщения). Но как Вейл мог убедиться, что его подтверждение достигло адресата?

Программисты знают это понятие как проблему византийских генералов. Представьте себе двух генералов на противоположных концах долины, в которой расположился их общий враг. Генералы пытаются скоординировать атаку. Только в случае идеальной синхронизации их действия увенчаются успехом, потому что атаковать в одиночку – это самоубийство. Дело осложняется тем, что все сообщения от одного генерала к другому должны быть переданы из рук в руки через всю долину, которая полна врагов, то есть существует вероятность, что сообщение никогда не будет доставлено.

Допустим, первый генерал предлагает время для атаки, но не начнет ее, не будучи уверенным, что второй генерал выдвинулся ему навстречу. Второй принимает приказ и отправляет обратно подтверждение. Но он не будет атаковать, если не будет точно знать, что первый генерал это подтверждение получил (так как в противном случае первый не выступит). Первый генерал получил подтверждение, но не будет атаковать, пока не будет уверен, что второй об этом знает. Следование этой логической цепочке подразумевает бесконечные серии сообщений и, очевидно, ни к чему не приведет. Коммуникация – одна из тех восхитительных вещей, которые работают только на практике; в теории это невозможно.