То, что интернет во многих отношениях детище военных - в общем-то, давно не секрет, как и то, что, с другой стороны, он явился отражением этноса крупных научно-исследовательских и учебных центров, и прежде всего - их духа открытости и демократизма. Ясно, что обе эти составляющие не обязательно противоречат друг другу, хотя бы потому, что фундаментальная наука в любой стране неразрывно связана с военно-промышленным комплексом и зависима от его огромных финансовых ресурсов. Но характер и этой связи, и этой зависимости не всегда однозначный. ВПК может быть не только крупнейшим заказчиком, а значит, и "двигателем научно-технического прогресса", но и серьезным тормозом этого самого прогресса.

Как раз подобная ситуация и послужила в свое время своеобразным толчком для развития интернета. Если сравнить союз ВПК и науки с браком по расчету, то интернет, безусловно, "внебрачное дитя". История эта во многом покрыта мраком и окутана мифами. Многие документы просто давно уничтожены. Но живы еще те, кто так или иначе был причастен к рождению новой коммуникационной технологии. Среди них фигура № 1 - Пол Бэран (Paul Baran).

Чествование "неизвестного героя"

В апреле этого года призером в номинации "За достижения в области науки" очень престижной Бауэровской премии, присуждаемой ежегодно Институтом Франклина, стал Пол Бэран, американец польского происхождения (его родители иммигрировали в США, когда ему было два года), культовая личность в сетевом мире. Это последняя по времени в ряду престижных наград от различных профессиональных организаций, которыми были отмечены его выдающиеся достижения в области сетевых и компьютерных технологий, в частности, от IEEE (the Institute of Electrical and Electronic Engineers), пожизненным членом которого он является, ACM (the Association for Computing Machinery), первым призером премии SIGCOMM он стал в 1989 г., а теперь является ее президентом, NEC и очень многих других. Среди прочего стоит упомянуть и то, что он стал в свое время сооснователем Института Будущего (1968), а также создателем нескольких, вполне процветающих компаний, разрабатывающих его собственные изобретения, таких, как Cabledata Associates (1972), Packet Technologies, Metricom, Interfax, Telebit (теперь известная как ODMT - orthogonal discreet multitone modulation, в 1996 куплена Cisco) и Com21. Председателем правления последней он является в настоящее время. Разработанные им технологии лежат, в частности, в основе DSL. Но, как отмечает Стюарт Брэнд ("Wired", Vol. 9, No. 3, 2001), "тем не менее, Бэран мало известен за пределами своей области".

У этого человека поистине замечательная творческая биография, но в предлагаемой статье внимание будет обращено лишь на некоторые ее странички, непосредственно связанные с выработкой сетевой "идеологии" и при этом мало известные вообще. Тем более, что о многих перипетиях событий его творческой молодости он стал говорить только спустя сорок лет.

На пике "холодной войны"

Как известно, в конце 50-х - начале 60-х годов мир, как никогда, был близок к самоуничтожению в результате малейшей конфликтной развязки напряженного противостояния двух систем, представленных сверхдержавами, - США и СССР. Имеющиеся у обеих сторон баллистические ракеты могли очень быстро доставить в любую точку земного шара смертоносный ядерный груз. Априори было понятно, что ядерный конфликт ни для кого не может пройти без последствий. Однако масштабы таких последствий в целом и, тем более, в деталях были не ясны. До хорошо известных в 80-е годы сценариев глобальной "ядерной зимы" было еще очень далеко. И, тем не менее, осознание необходимости уметь предвидеть возможные масштабы разрушений и оценивать шансы на выживание с сохранением жизненно важных коммуникаций и инфраструктуры появилось именно в те годы.

Экологические соображения (в самом общем виде) не играли тут, конечно, сколь-либо заметной роли. Тогда еще не мыслили глобально и верили в возможность решающей победы. Но оптимальная победа всегда означает максимальные разрушения и потери в стане противника и минимальные в своем собственном. Поэтому вопросам надежной обороны придавалось первостепенное значение. И одним из важнейших был вопрос обеспечения бессбойной работы линий телефонной и радиокоммуникаций, без которых невозможно создание надежных систем командования и управления.

А вот имеющиеся тогда каналы коммуникации были звеном в высшей степени уязвимым. Всем было понятно, что сравнительно небольшая ракетная атака приведет телефонные сети в полную недееспособность, даже если такая цель и не будет специально преследоваться. Не лучше обстояли дела и с радиосвязью, поскольку преимущественно используемые в военных целях высокочастотные каналы основывались на свойстве коротких волн отражаться от ионосферы, а она после ядерной атаки должна превращаться в "кривое зеркало" на много часов. Оставалась возможность использования приповерхностных более длинных волн, используемых обычными широковещательными станциями.

В середине 50-х к разработке подобных проблем был привлечен и Пол Бэран, в то время молодой, энергичный, талантливый инженер. В 1959 г. он был принят на работу в Rand Corporation (Rand - сокращение от Research and Development) - некоммерческую организацию, созданную после Второй мировой войны для проведения общественной политики посредством исследований и анализа проблем от национальной безопасности до уголовного права. Эта организация предоставляла достаточную творческую и исследовательскую свободу, по сравнению с другими организациями.

Это способствовало генерированию новых идей. Так, Фрэнк Коллбом (Frank Collbohm) предложил ретранслировать сообщения от одной длинноволновой станции к следующей, а таких станций в США уже было великое множество, и они покрывали страну достаточно густой сетью. Бэран заинтересовался этой идеей и с помощью только что приобретенного компьютера и плоттера смоделировал эту сеть. Ему сразу стало ясно, что главное преимущество такой ретрансляционной сети в том, что имеется множество независимых путей передачи сообщения, а это реальный путь к существенному повышению надежности коммуникации.

В том же 1960-м году наработками Бэрана заинтересовались Военно-воздушные силы США и передали их для испытаний в свой Исследовательский центр. Была построена и протестирована телетайпная система на базе примерно десятка станций. Система работала вполне надежно и вскорости была внедрена. Причем было внесено существенное улучшение: сигнал был промодулирован с частотой 20 Гц, что практически превращало обычные АМ-станции в секретные FM-станции, которые могли управлять пусками ракет. На самих АМ-станциях об этом долгое время и не догадывались.

Это стало первой реализацией того, что позднее развилось в технологию пакетного переключения - главного предмета гордости Пола Бэрана. А "холодная война" оказалась своего рода толчком к изобретению, которому было уготовано и не предугадываемое тогда большое будущее. Это и первая реализация распределенной сети - основы современных коммуникационных технологий.

В поисках решения проблемы гарантированной надежности сложных коммуникационных систем Бэран обратил внимание на работу 1943 г. Уорена МакКаллока и Уолтера Питтса, в которой исследовалась концепция нейронных сетей как нейрофизиологической модели мозга. И действительно, надежность нейронных сетей мозга казалась потрясающей: можно, например, хирургически удалить какую-то часть мозга, и ее функции возьмут на себя другие части. Но первой смутной интуиции необходимо еще было перерасти в технически реализуемые идеи.

Но в 1960-м Биерену было ясно главное: что коммуникационная сеть должна быть распределенной (т.е. неуправляемой из одного или нескольких центров), цифровой (поскольку аналоговые каналы имели фатальные ограничения на количество соединений, как, например, обычные телефонные линии) и избыточной (подобно нейросети головного мозга).

В Rand была построена опытная сеть с различным количеством соединений между узлами и испытана на устойчивость при случайных повреждениях во время предполагаемых ракетно-ядерных ударов. Выявилась удивительная вещь: при достаточно высоком уровне избыточности сети (порядка 3 уровня) она будет надежно работать, даже если разрушения составят 70%, но при условии, что сеть - цифровая, поскольку аналоговая сеть не могла бы обеспечивать достаточно хорошую ретрансляцию сигналов. Обнаружилось и еще одно важное свойство такой нейроподобной сети: вполне надежная сеть может быть построена из не совсем надежных компонентов, что имело важное технологическое и прикладное значение.

Следующим логическим шагом была попытка наделения сети средствами контроля и исправления ошибок. Таким средством и стала предложенная Полом Бэраном технология пакетных переключений. Суть ее заключалась в том, чтобы разбивать в соответствии с определенным алгоритмом исходное сообщение на особые блоки данных - пакеты, которые, кроме, собственно, информационного фрагмента, содержат еще информацию о том, от кого и кому послано сообщение, как долго оно находится в сети и под. Сообщение передается пакетами, и следующий пакет не отправляется, пока не будет получено подтверждение о приеме предыдущего с ближайшего узла. До того времени на исходном узле хранится копия первого пакета, и если подтверждение о его приеме не поступает, оно отправляется еще раз по другому пути. На конечном узле все пакеты собираются и соединяются в целое сообщение по определенному алгоритму. Такая технология позволяла справляться и с перегрузками на определенных участках сети. Пакеты просто перенаправлялись по путям с более свободным трафиком.

С высот нашего исторического положения все представляется очень логично и просто. Но в начале 60-х все было далеко не так. Поэтому сам Пол Бэран предпочитает называть свои достижения не изобретением, а открытием. Впрочем, присужденная ему в этом году Бауэровская премия Института Франклина о том и свидетельствует, поскольку получает ее ежегодно только один человек и за выдающиеся достижения.

И все же начало 60-х не стало переходным к новым сетевым технологиям. В чем причина, когда, казалось бы, практически все было готово? Вот об этом и поговорим в следующий раз.

(Продолжение следует)

Сергей САНЬКО