СЕТЬ УЖЕ ЗАБРОШЕНА

Член Верховного суда США Стюард Дальцелл еще в 1996 году писал:

Без преувеличения можно сказать, что Интернет уже стал и дальше будет оставаться самым массовым форумом выражения гражданских идей в нашей стране и даже во всем мире... В дебатах принимают участие множество людей. Федералисты и антифедералисты сейчас выражают свое мнение о государственных проблемах не в статьях и выступлениях, а в ночных беседах в так называемых чатах и ныос-центрах. Современные Лютеры уже не должны прибивать свои тезисы к дверям церкви в Виттенберге, а могут спокойно рассылать их по всему миру по электронной почте. В Сети возникают и вполне бытовые беседы... диалоги честолюбивых художников, поклонников французской кухни, собаководов и любителей рыбной ловли⁶.

В этом выступлении ключевыми словами являются массовость и участие. Западные политики любят говорить о глобализации, но обходят молчанием ограниченные возможности большинства развивающихся стран. В противоположность этому Интернет не предполагает элитарности. Каждый человек, имеющий доступ к компьютеру, может бесплатно получить электронный адрес и посылать электронные послания любому другому человеку в любую точку земного шара. Приведенное высказывание судьи Дальцелла представляет собой отрывок из его выступления, в котором он отвергал попытки ограничить определенными рамками содержание посланий, передаваемых по Интернету как антиконституционные. Его мнение было однозначным: «Говоря строго и справедливо, следует признать, что Интернет необходимо рассматривать только в качестве непрерывной, общемировой беседы... Правительство не имеет права каким-либо образом... прерывать такую беседу»⁷.

Есть некая усмешка истории в том, что возможность такого всеобщего открытого разговора возникла на основе сети для совершенно секретных переговоров, созданной в Министерстве обороны США в начале 1960-х годы. Название задуманной военными сети связи ARPANET содержало аббревиатуру весьма известной организации ARPA (Advanced Research Projects Agency), созданной для разработки наиболее важных и засекреченных научных проектов, имеющих военное значение. Сеть предназначалась для пересылки различных документов, однако в процессе ее разработки и эксплуатации неожиданно выяснилось, что она чрезвычайно удобна для быстрого обмена короткими посланиями. Разработчики просто обменивались такими посланиями в процессе работы, пока не сообразили, что это может стать основной функцией системы. Очень скоро ARPANET стали использовать гражданские, академические и промышленные круги, пересылавшие по сети связи разнообразные кодированные документы в пределах США, а затем и по всему миру. Для этих целей была создана вспомогательная сеть Usenet, в рамках которой неожиданно для создателей зародилась анархическая по своей сути философия, ставшая основой создания сети Интернет, выросшей из объединения многочисленных мелких сетей, обслуживаемых изолированными серверами.

Иногда термины «Интернет» и «Сеть WWW» (сокращенно Net и Web) считают просто синонимами, хотя речь идет о разных структурах. Net представляет собой коммуникационную сеть, a Web — банк информации. Считается, что создателем Web стал известный английский компьютерщик Тим Бернерс-Ли, работавший в Европейской лаборатории физики частиц в Женеве, где он занимался методикой сбора, обработки и хранения получаемой физиками информации. В 1980 году он разработал собственную концепцию и создал программу (шутливо названную индивидуальным заменителем памяти), которая, по его мнению, должна была «позволить собрать обрывки информации и связать родственные обрывки каким-либо образом. Желающий получить требуемую информацию должен просто пройти по цепочке этих связей шаг за шагом»⁸.

В 1989 году Бернере-Л и придумал метод, позволяющий применить предложенную схему к электронным информационным системам любого размера. Основную роль в его теории играло представление о гипертексте, в котором каждое появляющееся на экране компьютера слово снабжается набором маркеров (выделенных цветом или другим способом), позволяющим потребителю немедленно перейти к другим документам, содержащим относящуюся к теме информацию. Такие гиперссылки могут вводиться как в процессе составления самого документа, так и при его последующей обработке, причем содержание этих ссылок может постоянно обновляться.

Предложенная Бернерс-Ли система стала очень популярной среди сотрудников женевской лаборатории, и они стали широко использовать ее при обработке массы других сведений, не связанных непосредственно с их профессиональной деятельностью. Затем и сама сеть переросла рамки лаборатории. В 1990 году зашла речь о создании сети WWW, позволяющей получать доступ к множеству массивов электронной информации по всему миру, а также к материалам, постоянно создаваемым ныос-группами в сети Интернет. Для ориентации в столь сложном и обширном пространстве данных был необходим специальный проводник или навигатор, который и появился в форме браузера, позволяющего разыскивать данные методами, «дружественными потребителю». Наиболее известными программами такого типа являются Netscape (принадлежащая в настоящее время компании AOL, America Online) и Internet Explorer компании «Майкрософт».

По оценке на конец 2002 года, сеть Web обеспечивает доступ примерно к 3 миллиардам документов, причем каждый день к этому числу добавляется несколько миллионов веб-страниц. Разумеется, наличие таких обширных библиотек потребовало разработки новых методов поиска требуемой информации, в результате чего возникла проблема создания так называемых поисковых машин, т. е. программ, способных автоматически просматривать множество архивных документов Сети и находить нужную информацию по заданным ключевым словам. Масштабы и сложность Сети в настоящее время возросли настолько, что даже лучшие программы такого типа способны просмотреть лишь небольшую часть документов.

Разумеется, создателей Интернета с самого начала интересовала проблема топологии Сети, причем сложности были связаны главным образом не с математическими, а с технологическими вопросами. Читатели старшего поколения наверняка помнят времена, когда электронно-вычислительные комплексы представляли собой центральный процессор, соединенный с серией терминалов, которые не обладали никакой автономностью, а являлись как бы придатками центрального устройства. Предшественник Интернета — сеть ARPANET создавалась в те времена, когда не существовало даже концепции автономного, независимого, персонального компьютера. Поэтому в 1960-х годах «очевидная» топология электронной сети была высокоцентрализованной, когда все послания передаются через центральное устройство (рис. 16, а).

Американский инженер Пол Баран, специалист по коммуникационным системам, первым обратил внимание на то, что такая система весьма уязвима, поскольку в случае военных действий противник сможет вывести ее из строя всего лишь одним точным ударом, нанесенным по центральному узлу связи. Баран работал в известной РЭНД Корпорейшн — организации, созданной в 1946 году правительством США для анализа стратегических действий и выработки государственной политики в области ядерной обороны. В разгар «холодной войны» руководители США жили в постоянном ожидании ядер- ного нападения со стороны СССР, которое могло вывести из строя систему коммуникаций и тем самым предотвратить нанесение ответного «удара возмездия». В связи с этим военные и потребовали создать сеть, способную пережить такую ядерную атаку.

Одним из напрашивающихся вариантов было использование слабоцентрализованных сетей, составленных из большого числа сравнительно небольших кластеров, связанных друг с другом более длинными связями (рис. 16, б). Очевидным недостатком такой системы выступала изолированность ее компонентов, что позволяло противнику легко нарушать связь, нанося удары по вытянутым линиям связи или ребрам графа (очевидно, что описываемые системы относятся к графам). Наиболее эффективным и радикальным решением оказалось создание «распределенной» сети с высокой степенью связности, в которой каждый узел (вершина графа) соединен с несколькими другими (рис. 16.1, в). Такая топология обладает так называемой избыточностью, которая и обеспечивает много маршрутов связи вершин друг с другом, гарантируя надежность работы. Разрушение в такой коммуникационной системе большого числа связей не приводит к изоляции какой-либо части сети. По оценкам Барана, всего трех связей на каждой вершине было достаточно для обеспечения требуемой устойчивости системы.

Предложенный Бараном проект безнадежно увяз в бюрократических согласованиях и не был реализован, но его идеи были реанимированы при создании сети ARPANET. Этот проект уже не был связан с отражением возможной ядерной атаки, а касался исключительно проблем повышения эффективности передачи данных между университетами, работавшими по проектам ARPA. В те времена, напомню, в каждом университете, институте или отдельной крупной лаборатории был центральный компьютер, согласно первоначальному плану при создании сети их намеревались соединить каждый с каждым.

Но в 1967 году компьютерщик Весли Кларк показал, что такая «максимально связная» сеть будет исключительно сложной и быстро станет неработоспособной. Даже при указанных трех связях на вершину число связей для десяти вершин оказывается равным 45 (как показано на рис. 16.1, г), а затем возрастает значительно быстрее, чем количество центров. Такая ситуация будет означать нарастание нагрузки на центральные компьютеры, в результате чего потоки информации в сети, образно говоря, будут «замерзать». Кларк предложил связать центральные компьютеры с подсетью более мелких и связанных друг с другом компьютеров, занятых, как говорят компьютерщики, маршрутизацией информации (стоит заметить, что эта схема требовала унификации языков программирования). В результате работ Барана, Кларка и ряда других исследователей возникла сеть, сочетающая в себе эффективность связи и надежность работы. "

Этим и завершилось топологическое планирование Интернета, который в дальнейшем стал развиваться независимо от первоначальных целей, не подвергаясь государственному регулированию и не имея заданной общей архитектуры. Рост Интернета можно уподобить естественному процессу развития городов (см. гл. 6) или даже формообразованию в живой природе. Многие исследователи относятся к последнему утверждению совершенно серьезно, рассматривая Интернет как некую экосистему, уже сопоставимую по сложности с природными аналогами. В настоящее время не имеет смысла даже пытаться нарисовать исчерпывающую карту его соединений, так как структура в целом слишком велика и сложна для анализа.

Тем не менее сейчас структура Интернета, по-видимому, приближается к предсказанной Бараном сети с высокой избыточностью. Блоки данных, передаваемые по сети, проходят по весьма сложным маршрутам (иногда даже в противоположных направлениях) и лишь затем объединяются на заданном сайте. Именно эта избыточность позволяет Интернету обеспечивать протекание огромных потоков информации, так как при блокировке или занятости любого маршрута поток устремляется по многим другим.

С другой стороны, мы знаем, что топология Интернета не может соответствовать структуре рис. 16.1, в, напоминающей описанные в гл. 15 регулярные решетки, хотя число связей на вершину в них и непостоянно, а меняется от четырех до шести. В такой сети не может быть быстрых и коротких путей, попасть из одной вершины в другую можно только за счет длинной серии коротких прыжков.

Так на что похож Интернет в действительности? Это принципиальный вопрос, связанный с проблемами обеспечения более надежной пересылки электронной почты, борьбы с помехами и локальными нарушениями, поиска новых путей соединения пользователей, а также с тем, может ли сеть Интернета расти бесконечно или нам следует ожидать достижения некоторой точки насыщения, после которой развитие остановится. Важность этих проблем подчеркивает также огромное и постоянно возрастающее экономическое значение сети. Ежегодный оборот в системе электронной торговли (e-commerce) только в США сейчас составляет от 100 до 200 миллиардов долларов, не говоря уже о том, что современная экономика фактически уже давно работает на основе электронных коммуникационных сетей.

Интернет представляет собой некую физическую сущность, подобную лондонскому метро. Мы можем представить его в виде огромного графа, узлы или вершины которого соответствуют отдельным компьютерам, а связи или ребра — линиям связи и побочным каналам. Гораздо сложнее дать точное определение сети WWW (или Паутины). Ее разбросанные по всему миру вершины состоят из страниц документов, а ребра представляют собой гиперссылки или адреса URL (Uniform Resource Locator), позволяющие соединить одну страницу с другой на другом веб-сайте на каком-то другом компьютере. Передача данных происходит по тем же физическим линиям, которые использует Интернет, однако эти линии связи вовсе не являются элементами Паутины. Одна линия передачи способна в принципе связывать миллион веб-страниц с миллионом других в чудовищном лабиринте, образуемом системой URL.

Проблема точного определения структур Интернета и Паутины остается открытой. Можно ли описать эти структуры случайными графами?

Будут ли они похожи на рассмотренные в предыдущей главе сети малых миров? Или их можно уподобить ветвящимся иерархическим деревьям, напоминающим строение наших легких? Или они представляют собой нечто другое?