Интернет

За десятилетия своего существования Сеть Интернет претерпела кардинальные изменения, но в ее основе по прежнему лежат протоколы TCP/IP.

Основа Интернета – коммутация пакетов (packet switching): перед отправкой по сети информации, компьютеры разбивают ее на пакеты (небольшие порции), благодаря чему обмен информацией в Интернете не требует специально выделенной во время данного обмена линии связи (как в случае с коммутацией каналов).

Впервые  описал технологию, способную разбивать файлы на фрагменты и передавать их различными путями через сеть студент МТИ (MIT, Massachusetts Institute of Technology) Леонард Клейнрок (Leonard Kleinrock) в 1961году.

IP (Internet Protocol) – межсетевой протокол. Обеспечивает доставку пакетов по назначению (IP-адресам).

ТСР (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачей. Обеспечивает разбиение данных на пакеты, сбор пакетов в правильном порядке, повторные запросы отсутствующих пакетов.

Протоколы TCP/IP ("язык Интернета") разработали в 1973 году Винтон Грей Серф (Vinton Gray Cerf) и Ро́берт Эллиот (Боб) Кан (Robert Elliot Kahn).

Из интервью:

- Вы являетесь такими же великими изобретателями, но лишь немногим известно, что вы – отцы интернета. Вас это расстраивает?

Серф: – Интернетом пользуется миллиарды людей. Именно это важно, а не то, что они не знают обо мне. Мы оказались у истоков всего этого и причастны к этому важному делу, – это фантастика.

Кан: – Многие люди не понимали значения того, что мы делали. У нас было много свободы, потому что никто не понимал, чем мы занимаемся.

- Доктор Серф, можете ли вы рассказать о своем проекте межпланетного Интернета?

Серф: – Для больших межпланетных расстояний TCP/IP не подходит. Мы разработали несколько протоколов, которые уже используются на 4 орбитальных спутниках Марса для передачи информации на Землю.

25.04.2020  New IP

Сетевая модель TCP/IP устарела и в ней выявили множество уязвимостей.

Корпорация  Huawei при поддержке гос. структур КНР разрабатывает новый стандарт сетевой инфраструктуры New IP:

• повысит скорость трансляции данных за счет более эффективной адресации

• разрешит прямую их передачу между девайсами в сети

• даст возможность эффективно управлять беспилотниками и другими устройствами интернета вещей уже в 2030 году.

Свои опасения по поводу разработки New IP высказали представители Великобритании, Швеции и США.

Китай планирует внедрять New IP и без одобрения международной организации. Первые тесты  в 2021 году.

Причины обновлений протоколов:

• ограничения ключевых протоколов, особенно по производительности.

• требование безопасности (шифрование — один из лучших имеющихся инструментов для обеспечения развития протоколов.

Основные новации в протоколах:

• HTTPS (HyperText Transfer Protocol Secure) — расширение HTTP для поддержки шифрования в целях повышения безопасности.

• HTTP/2 (на основе Google SPDY). Уплотняет много запросов по одному TCP-соединению без блокировки друг друга. Требует использования TLS/1.2 при шифровании и запрещает наборы шифров, которые доказали свою небезопасность

• TLS 1.3  шифрует соединения, полагается на обмен эфемерными ключами, исключая статические ключи.

• IP вырос до версии  IPv6

• QUIC призван преодолеть узкие места TCP с помощью перестройки семантики TCP поверх UDP (User Datagram Protocol ).
  Обязательно шифруется, внедрен в решения Google (Chrome и на сайтах).

• DOH (DNS поверх HTTP). Работа над DOH только началась

Важнейшую роль для Интернета имеет принцип сетевого нейтралитета: никакому виду трафика не должно предоставляться приоритета.

22.12.2010 Федеральная комиссия США по связи (FCC) тремя голосами против двух одобрила закон о нейтралитете Сети.

Закон обязывает компании, оказывающие услуги широкополосного доступа, предоставлять пользователям возможность взаимодействия со всеми законными ресурсами на одинаковых условиях и запрещает телекоммуникационным компаниям преднамеренно ухудшать связь при просмотре определённых ресурсов, блокировать конкурирующие онлайновые сервисы или веб-приложения.

11.06.2018 Вступило в силу решение Федеральной комиссии по связи США об отмене принципа сетевого нейтралитета (американские провайдеры могут произвольно блокировать сайты и сервисы и намеренно снижать скорость обращения к ним).

• Битва за сетевой нейтралитет: история вопроса

• Битва за сетевой нейтралитет

Траффик (трафик, traffic) - объем информации, передаваемой по компьютерной сети передачи данных.

Траффик - посещаемость (показатель популярности сайта, измеряемый числом посетителей веб-сайта или веб-страницы за единицу времени)

20.06.2017 Согласно Cisco VNI  мировой объем годового IP-трафика  к 2021 г. достигнет 3,3 зеттабайт (в 2016 г. - 1,2 зеттабайт).

• Инфографика: Полный обновленный прогноз Cisco VNI на период 2016-2021 гг. Домашняя страница отчета Cisco VNI

20.10.2019 В 2018 всемирный Интернет-трафик составил 466 терабит/сек (годовой прирост 26%)

Ширина канала (broadband) - объем информации, передаваемой по компьютерной сети передачи данных в одну секунду.

Широкополосный канал связи  (broadband channel) - передающая среда, через которую может проходить широкий диапазон частот. Она делится на несколько независимых узкополосных каналов (каждый из них работает в своем диапазоне частот) для одновременной передачи сигналов и обеспечения передачи большого объема данный в секунду.

Широкополосный доступ позволяет отправлять и принимать информацию в больших объемах и с высокими скоростями.

Многие современные интернет-сервисы требуют наличие у пользователя широкополосного доступа.

14.02.2018

Широкополосным доступом в Интернет в Беларуси пользуются около 10,3 млн абонентов (3,1 млн стационарно + 7,2 млн мобильно). См здесь

03.07.2019 

Рейтинг стран (от Cable.co.uk) по скорости широкополосного фиксированного интернета. Беларусь на 57-м месте (2018 - 66-е место).

Подробнее + интерактивная карта: Worldwide broadband speed league 2019

13.12.2019  В каких странах самый быстрый интернет

Тайвань – 1 место среди стран с самой быстрой средней скоростью Интернета (85,02 Мбит/с)
Беларусь – 44 место (13,19 Мбит/с)

Подключиться к Интернету можно с помощью провайдера (компании, предоставляющей доступ в Интернет, хостинг, e-mail и др.).

Провайдер имеет свою (арендованную) магистральную сеть, точки присутствия (POP, Point of Presence) для подключения локальных пользователей подключения к точкам доступа (NAP, Network Access Points).

Broadband (широкополосный доступ) - доступ с большой пропускной способностью в единицу времени (от 10 Мбит/сек).

Проводные способы подключения

• Dial-up (древнее коммутируемое подключение по телефонной линии) - скорость передачи данных до 56 кбит/с.

• ADSL (ассимметричная цифровая абонентская линия) - работает совместно с телефонией, скорость до 8 Мбит/с.

• Локальная сеть: Ethernet (10 Мбит/с) и Fast Ethernet (100 Мбит/сек).

• Выделенная линия (требует отдельной телефонной линии и номера);

• Сеть кабельного телевидения  скорость до 56 Мбит/с.

• По силовым линиям (необходимо высокое качество электролиний) скорость до 200 Мбит/с.

05.09.2006

Компания Nethercomm разработала технологию Broadband in Gas  для доставки в дома IP-трафика через газовые трубы. Скорость - до 6 Гбит/сек.. Технология будет испытана в Сан-Диего, Чикаго и Атланте. Приставка (200 $) подключается к газовому счетчику.

12.03.2010

В Фраунгоферовском институте телекоммуникаций, разработали технологию передачи данных через бытовые светодиодные светильники. Информация кодируется в их мерцании. Скорость передачи 100-230 Mb/c. Мерцание света в миллионы чаще, чем способен заметить человеческий глаз и подключенные к Интернету светильники продолжат нормально выполнять свою основную функцию.

16.03.2010

Беспроводные способы подключения

• Спутниковый: требует локального провайдера для отправления запросов по телефонной линии или с сотового телефона;

• Сотовая связь: G3 до 2,4 Мб/с., G4 (Япониия, Китай) до 1Гб/с.... скоро G5  до 10Гб/с

• WiFi (Wireless Fidelity) Стандарт 802.11ах (WiFi6, 2019) обеспечивает скорость 11 Гбит/с.

11.05.2020  Что нас ждет в Wi-Fi 7 (скорость до 40 Гбит/с ++ )

Ключевое преимущество технологии 5G ( fifth generation) — надежный канал связи и минимальное время отклика.

20% интернет-трафика занимает служебная и управляющая информация (задается стандартом связи).

5G предназначена (главным образом!) для роботов, интернета вещей, беспилотного транспорта, умных домов и городов

В 5G служебный трафик в разы быстрее, что важно для управления (роботами!) в режиме реального времени.

В 5G  частотный диапазон радиоволн с 2,5 ГГ, позволяющий передать больше информации в единицу времени (до 10 ГБ/сек).

Действующие смартфоны не смогут использовать 5G
(другой диапазон сигнального процессора  и базовый протокол).

Ключевые проблемы для внедрения 5G: выделение частот (забрать у военных?) + инфраструктура (вышки и базовые станции при более высокой плотности сотовой сети — 100 метров)

14.06.2019

• К концу 2024 г. 45% мирового населения будут жить в зоне действия сетей 5G (на 27% выше прогноза в ноябре 2018).  

• Мобильный трафик данных достигнет 131 ЭБ в месяц к концу 2024 г. и 35% этого трафика будут обрабатываться в сетях 5G. Число IoT-подключенийвырастет до 4,1 млрд, из которых 45% будут приходиться на сегмент массового интернета вещей.

• Получить максимальную отдачу от технологий 5G можно, лишь создав единую экосистему технологий, регулирования и безопасности.

14.06.2019 Новые борцы с 5G: зачем сжигают мобильные вышки

6G может быть введен в начале 2030-х годов (когда число мобильных устройств превысит 125 миллиардов)

6G будет использовать верхние пределы радиоспектра и поддерживать скорости от 1 Тбит/с (терабайт в секунду), что снизит задержку связи до одной микросекунды (в 1000 раз меньше, чем 5G) и обеспечит:

• взаимодействие с пользователем в режиме реального времени в условиях погружения

• тактильную обратную связи в реальном времени в удаленной хирургии

• подключение больших автономных транспортных систем и др..

24.01.2009 Число интернет-пользователей превысило 1 миллиард.

30.06.2019 Число пользователей Интернета 4,574,150,134 (из 7,796,615,710, 58.7 %).

Подробнее: https://www.internetworldstats.com/stats.htm

21.01.2020 Исследование 206 стран Cable.co.uk

• Беларусь в пятёрке стран с самым дешёвым в мире стационарным интернетом (в $9,87 в месяц)

• Самый дорогой фиксированный интернет в Эритрее ($2 666,24 в месяц)

• В среднем по планете: $46,59

• США на 119 позиции ($50 в месяц)

Общий интернет-шлюз Беларуси:

• в 2005 – 465 Мбит/с

• в 2008 - 5,2 Гбит/с

• в 2011 - 200 Гбит/c

• в 2014 - 540 Гбит/c 

• в 2017 - 1 100 Гбит/c 

• в 2018 - 1 240 Гбит/c 

• в 2020 - 2 000 Гбит/c  ?

Существует разные проекты развития Интернета: PlanetLab, Internet2,  NLR и GENI

• PlanetLab  развивается на основе уже существующей инфраструктуры. Реализует идею "компьютер это сеть", используя над маршрутизаторами "умные узлы" (smart nodes), которые являются мощными компьютерами с особым программным обеспечением для управления вычислительными ресурсами сети. PlanetLab состоит из нескольких сотен компьютеров размещенных на 209 площадках в 25 странах.

• Internet2 отличается исключительно высокой пропускной способностью линий связи сети Abilene, каждый сегмент которой состоит из десяти линий связи с пропускной способность в 10 Гбит/с каждая. Суммарная скорость передачи информации по сети Internet2 - 100 Гбит/с. Internet2 ориентирован на использование IPv6, QoS, сетевые сервисы и приложения нового поколения. Сегодня объединяет десятки образовательных и коммерческих организаций США. Консорциум Internet2 объединяет  200 университетов, сотрудничает с правительственными учреждениями США и ведущими частными компаниями компьютерной индустрии.

• NLR (National LamdaRail) представляет собой консорциум 18 крупных университетов и компаний США, развивающих проект по созданию высокоскоростной коммуникационной среды для научно-исследовательских нужд. NLR использует выделенные каналы 10 Гбит/с, или «ламбду», чтобы исследователи имеи возможность без проблем передавать сотни гигабайт данных, экспериментировать с играть с протоколами и базовой инфраструктурой.

• Национальный научный фонд США (National Science Foundation, NSF) заключил соглашение с компанией BBN Technologies, которая займется работой над проектом GENI (Global Environment for Network Innovations). GENI (http://gpogeni.net/index.html) представляет собой архитектуру для нового поколения Интернета, о начале работы над которой было объявлено в 2005 году. BBN стояла у истоков сети ARPANET, которая со временем эволюционировала в Интернет, а возглавляет проект Дэвид Кларк, чьи работы в 70-е годы привели к появлению современной Сети.GENI предназначена только для специалистов и свяжет крупнейшие исследовательские центры. Инфраструктура сети будет весьма похожа на существующие высокоскоростные соединения Internet2 и Lambda Rail.

Ряд европейский университетов при финансовой поддержке Евросоюза ведет разработку глобальной, но независимой от Интернета компьютерной сети для роботов под названием  (http://www.roboearth.org/) .

Цель разработки – создание структуры, с помощью которой самообучающиеся машины смогут свободно обмениваться между собой информацией, а также хранить ее в централизованной базе данных. Привязывая набор данных к географическому положению или атрибутам внешнего вида, роботы смогут обеспечить своим «коллегам» некий своеобразный «опыт», опираясь на который те смогут быстрее и правильнее принимать решения.

Вайбель (проф., один из разработчиков): Википедия – это инструмент для обмена знаниями среди людей; каждый может изменять, добавлять или читать ее статьи. Такого же инструмента для роботов не существует. В базе данных RoboEarth будут помещены карты мест, в которых действует робот, описания объектов, с которыми они сталкиваются, и инструкции по различным действиям. В будущем, когда, к примеру, в домах или общественных местах появятся роботы-слуги или андроиды-помощники, их подключение к «роботному интернету» позволит машинам оперативно приступать едва ли не к любому заданию, поскольку в своей сети они смогут найти все недостающие сведения.