#10/2004 • Ж.З.И.

Константин БЫСТРУШКИН, Лариса СТЕПАНЕНКО

ВТОРОЕ РОЖДЕНИЕ ПАУТИНЫ

В ЛЮБОМ РЕПОРТАЖЕ О ПЕРСПЕКТИВАХ ДОМАШНЕЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И УМНЫХ БЫТОВЫХ ПРИБОРАХ НЕПРЕМЕННО УПОМИНАЮТСЯ ЦИФРОВЫЕ СЕТИ. А КТО-НИБУДЬ ЗАДУМЫВАЛСЯ О ТОМ, ЧТО БУДЕТ, ЕСЛИ К ИНТЕРНЕТУ ПОДКЛЮЧАТСЯ НЕ ТОЛЬКО КОМПЬЮТЕРЫ, ТЕЛЕВИЗОРЫ И МУЗЫКАЛЬНЫЕ ЦЕНТРЫ, НО И ХОЛОДИЛЬНИКИ, МИКРОВОЛНОВКИ, КОФЕВАРКИ, ПЫЛЕСОСЫ И ПРОЧАЯ «БЕЛАЯ» ТЕХНИКА?

ЛЮБОМУ ПОНЯТНО — НИЧЕГО ХОРОШЕГО ИЗ ЭТОго не получится, Интернет просто не выдержит нагрузки при таком лавинообразном росте подключений. Помните, как «затыкалась» сотовая связь, когда число абонентов росло быстрее, чем емкость базовых станций? Если грандиозные планы тотальной интернетизации холодильников и кофеварок действительно будут воплощены в жизнь (а все к тому идет), ситуация может повториться.

А все потому, что в далеком 1981-м, когда принималась ныне действующая 4-я версия Internet IPv4 (Internet Protocol version 4), его создателям и во сне не могло привидеться такое количество пользователей Сети, которое имеется сегодня. Да что говорить, если даже в начале 90-х годов, когда всемирную паутину только начинали плести, каждые 30 секунд в ней возникал новый узел. И если в 1981-м в Сети насчитывалось 200 узлов, то уже в марте 2000 года их было свыше 75 млн. А можете представить, что творится сегодня? В США, к примеру, почти каждая вторая семья подключена к Интернету, и даже в России 10% населения хотя бы раз в месяц выходит в Сеть, и процент этот постоянно растет. Между тем, емкость сегодняшней сети всего 4,2 млрд. IP-адресов. На первый взгляд, этого должно хватить выше крыши, ведь население Земли на сей момент слегка превышает 6 млрд. Но если подумать, то 4 млрд. с хвостиком не так уж и много, ведь одних только телевизоров сегодня в мире свыше 1,5 млрд. шт., да и холодильников, стиральных машин и пылесосов никак не меньше*.

* На самом деле эта проблема эффективно решается за счет выделения большинству пользователей т.н. динамических IP-адресов, т.е. свободных на момент подключения.

Интернет под угрозой

Однако реально дела обстоят еще хуже, так как 4 млрд. — теоретически достижимая емкость нынешнего Интернета, равная числу комбинаций из 232 битов в электронном адресе. На самом деле www делится на регионы (домены), и в каждом из них всегда остаются неиспользованные резервы. Поэтому фактическая емкость IPv4 оказывается заметно меньше теоретической. Кроме того, при создании Интернета значительная часть IP-адресов была выделена американским университетам и организациям. Всего США принадлежит около 74% адресов (проект-то разрабатывали американцы), а другие страны оказались на голодном пайке. Одному только их Стэндфордскому университету было выделено 17 млн. адресов, а на всю Индию с населением более чем 1 млрд. человек досталось всего 2 млн.! В Японии положение и вовсе катастрофическое — там к концу нынешнего года адресные квоты будут полностью исчерпаны.

Интернет-камера Panasonic, поддерживающая IPv6

Но и оставшиеся в других странах излишки быстро иссякают. По прогнозам экспертов, уже в 2005 г. все 4.2 млрд. адресов могут быть заняты, и последствия будут куда серьезнее, чем пресловутая проблема Y2K. Дело в том, что одной нехваткой адресов беды, готовые обрушиться на IT-бизнес, не исчерпываются. До недавних пор сети использовались в основном для передачи текстовых сообщений, поиска и просмотра контента с относительно низким графическим разрешением. Современный же пользователь вовсю качает видео, музыку, смотрит IP-телевидение и слушает Интернет-радио. Проблема роста абонентов катастрофически усугубляется перегруженностью трафика. И хотя сеть более-менее справляется с этой нагрузкой, совершенно очевидно, что Интернет-провайдерам пора готовить сани уже этим летом, т.е. загодя строить инфраструктуру нового поколения, не дожидаясь обвала.

Среди других значимых недостатков нынешней Сети отметим сам принцип пакетной (т.е. отдельными порциями) передачи информации, при котором время прохождения различных пакетов может значительно отличаться. На пересылке текста и других файлов небольшого объема это не сказывается, т.к. пришедшие данные предварительно записываются в буфер и затем синхронизируются во времени. Совсем другое дело, если вы смотрите IP-телевидение. Во-первых, скорость передачи будет намного выше и потребуется гораздо более емкий буфер. Во-вторых, для непрерывного воспроизведения необходимо, чтобы все пакеты поступали в правильной последовательности, а в существующей версии Internet отсутствуют какие-либо встроенные механизмы для решения этой задачи.

Ну и, наконец, отметим такой недостаток IPv4, как сложность передачи данных на мобильные устройства по технологии Mobile IP. Дело в том, что каждый пакет данных, прежде чем достигнет цели, совершает несколько «скачков» через базовую сеть. Это снижает эффективность использования ресурсов и требует дополнительного времени. По мере роста количества WAP-мобильников подобная ситуация будет все меньше устраивать абонентов, привыкших к прелестям проводных сетей.

Как видим, к сегодняшнему дню число недостатков Internet в его 4-й версии намного превысило их допустимую критическую массу. Поэтому появление нового улучшенного варианта стало практически неизбежным.

Так что же такое IPv6?

Вы удивитесь, но разработка IPng ( IP Next Generation) началась еще в конце 80-х, а принципы, заложенные в его основу, были впервые обнародованы на совещании в Кобе (Япония) в июне 1992-го. Именно их впоследствии и стали называть 6-й версией протокола Internet (IPv6), и ее важнейшим преимуществом был переход от 32-битового IP-адреса к 128-битовому. Это дало практически неограниченное число электронных адресов, ведь из 2128 битов можно составить 340282366920938463374607431768211456 комбинаций. Чтобы оценить масштаб открывающихся перспектив, скажем, что при равномерном распределении IP-адресов по площади нашей планеты их плотность составит примерно 6,67 х 1027 на квадратный метр! Тогда обладателями собственного адреса смогут стать не только люди и домашние животные, но и любые предметы бытового обихода, транспортные средства и даже товары в магазинах, если наклеить на них этикетки со встроенным чипом.

Первая версия IPv6 была рассмотрена комитетом IESG (Internet Engineering Steering Group) в 1994-м, однако окончательный проект был одобрен лишь через 4 года, а некоторые спецификации — вообще осенью 2001-го. Поскольку ответственность на разработчиков ложилась огромная, полевые испытания проводились на множестве сетей в более чем 40 странах мира еще несколько лет. Было принято несколько спецификаций, действительных и по сей день: 1884 (адреса), 1883 (протокол), 1885 (пакеты ICM), 1886 (расширения DNS), 1887 (выделение адресов).

Концепция Living Tomorrow, разработанная Philips, предусматривает подключение к Интернету всей бытовой техники

А теперь давайте рассмотрим главные особенности нового стандарта. Очень важно, что обработка IP-пакетов в маршрутизаторах и коммутаторах нисколько не усложнилась. Даже наоборот, ускорилась, так как формат заголовка адреса стал проще. Возможность назначения приоритетов по содержанию пакетов является значительным шагом вперед по сравнению с IPv4, т.к. облегчается передача потоковой информации в реальном масштабе времени. Это необходимо для развития IP-телевидения и других информационных служб, требующих передачи больших объемов без временных ошибок между пакетами.

Кроме того, IPv6 имеет еще несколько преимуществ:

* возможна передача информации от одного узла многим пользователям одновременно;

* вопросы аутентификации и защиты информации (технология IP security) решены на уровне протокола IP;

* облегчается сопряжение с мобильными устройствами (например, Mobile IPv6 фирмы Nokia).

Так почему же мы до сих пор пользуемся старой версией, если новая так хороша? Проблема в том, что IPv6 абсолютно несовместим с существующими сетями Internet, и для перехода провайдерам придется заменить все оборудование, а пользователям проапгрейдить свои компьютеры. Поэтому предполагается параллельное существование двух сетей в течение переходного периода, а информационные потоки из одной в другую будут передаваться через инкапсулаторы пакетов IPv4 в IPv6 и обратно. Пока доля IPv6 в веб-пространстве невелика, он будет транспортироваться «несущим» протоколом IPv4. Понятно, что при этом большая часть преимуществ нового Интернета не будет реализована, но такая тактика позволит начать постепенное разворачивание IPv6 на основе существующей инфраструктуры уже сейчас. Предполагается, что полностью переход завершится лет через восемь.

Наступление началось

Крупные инвесторы, взбудораженные радужными перспективами, начали вкладывать колоссальные деньги в создание новой инфраструктуры.

Особый интерес к проекту проявили американские военные. По их мнению, современное поле боя должно представлять собой единую беспроводную сеть, в которой каждый танк, самолет и даже отдельный солдат, управляемая ракета или реактивный снаряд должны иметь собственный IP-адрес. Этим достигается более оперативное управление войсками и ускоряется обмен информацией в реальном масштабе времени. Поскольку IPv6 легко сопрягается с мобильными терминалами и обеспечивает конфиденциальность данных, он как нельзя лучше подходит для решения этих задач. Кстати, прототип такой «электронной дивизии» в США уже создан, и она принимала участие в целом ряде учений.

Неудивительно, что Пентагон развил бурную деятельность. В частности, на конференции в Сан-Диего, посвященной IPv6 в июне 2003 года, было официально объявлено о намерении к 2008 году перевести все армейские сети на новый протокол. Однако недавно сроки были резко сокращены, и первый этап перехода в самом министерстве может быть завершен уже в октябре нынешнего года. Напомним, что и «старый» Интернет тоже создавался по заданию американских военных для гарантированной передачи информации даже в том случае, если часть Сети будет выведена из строя в ходе ядерной войны.

Интернет-холодильник LG и его экранный интерфейс

Сегодня, к счастью, о ядерной угрозе вспоминают редко. Зато появилась угроза терроризма, и Пентагон пришел к выводу, что в будущем войны могут вестись на территории США. Следовательно, потребуются сети нового поколения, которые не только справятся с экспоненциальным ростом числа адресов, но и обеспечат надежную защиту информации как внутри страны, так и за ее пределами. Поэтому в ближайшее время планируется введение в строй антитеррористической информационной системы Global Information Grid (GIG), для развертывания которой потребуется множество IP-адресов. Исходя из этого, Минобороны США отныне будет ориентироваться при приобретении оборудования на IPv6, а такие компании, как Sun, Compaq, IBM, SCO, включают его поддержку в новые версии своих ОС. Кроме того, Linux уже поддерживает этот протокол, а фирмы Telebit (Ericsson), BayRS (Nortel) и Hitachi уже начали серийный выпуск маршрутизаторов для него. Предвидя резкое увеличение заказов на IPv6-продукты, Индия совместно с США, Японией и Тайванем уже принялась за разработку соответствующего программного обеспечения. Для тестирования первых образцов железа и софта был разработан специальный проект под кодовым названием «Moon v6», предусматривающий обкатку технологии на компьютерных сетях NASA.

Другие страны тоже не теряют времени даром. Правительство Германии, например, утвердило планы Бундесвера по переводу своих информационных сетей на IPv6. Европейский Союз не так давно принял официальное решение об открытии правительственных веб-сайтов, совместимых с IPv6, а в Англии и Франции собираются внедрять www нового поколения более широко. Корея в ноябре 2003 года объявила о своих намерениях создать к концу нынешнего десятилетия сеть, превосходящую по быстродействию существующие примерно в 50 раз. В этот проект будет инвестировано $200 млн. из бюджета, и еще 700 млн. внесут частные компании. Полное же переоснащение сетей обойдется в $9,5 трлн., но при этом будет создано около 370 тыс. рабочих мест. Китай, для которого проблема нехватки IP-адресов особенно остра, прошлой осенью запустил проект CNGI (China Next-Generation Internet), и был учрежден правительственный призовой фонд для организаций, которые предложат наиболее ценные идеи. На первом этапе будет инвестировано около 1,4 млрд. юаней (около $180 млн.), и в рамках программы IPv6 Collaboration between Japan and China Project к работе подключились такие крупные компании, как NEC, Fujitsu, Hitachi, Matsushita Electric Works, Ltd., Oki Electric Industry Co., Ltd., Hirose Electric Co., Ltd. и Nissan Motor Co. А совсем недавно к этому проекту присоединилась и Корея, которую будут представлять Samsung и Korea Telecom.

Поскольку Япония первой внедряет передовые технологии, она сильнее других стран испытывает дефицит IP-адресов. Поэтому неудивительно, что она является сегодня мировым лидером во внедрении IPv6 и все вопросы, связанные с ним, решаются на правительственном уровне. Уже сегодня в Иокогаме 300 единиц общественного транспорта объединены сетью Real Space, основанной на IPv6. Все машины, входящие в нее, постоянно подключены к Internet, что позволяет дистанционно контролировать их технические параметры, скорость и поддерживать связь между водителями. Разработчики справедливо утверждают, что развертывание IPv6 поможет связать в рамках Real Space все автомобили на территории Японии.

В цифровой кухне Philips процесс готовки контролируется через Интернет в реальном масштабе времени

В октябре 2003 г. Hitachi и Matsushita Electric Industrial провели совместную разработку спецификации, которая позволит объединить сетями IPv6 домашние информационные устройства и бытовую электронику различных производителей. Они также объявили о разработке новой IPv6 архитектуры для цифровых сетей следующего поколения, объединяющих бытовую технику. Новая архитектура фактически является базовым технологическим стандартом, подготовленным японцами для внедрения во всем мире.

Альтернативное решение на основе IPv6 предложила Toshiba. В проекте Smart Kitchen умный холодильник будет следить за своим содержимым и самостоятельно пополнять запасы, заказывая продукты в Интернет-магазине. Sony предполагает распространять сигнал кабельного ТВ через широкополосные сети на основе IPv6, а Hitachi разрабатывает технологию перехода с IPv4 на IPv6. В сентябре должны появиться серийные гигабитные маршрутизаторы этой фирмы серии GR2000 с поддержкой IPv6. Как видим, Internet-2 в Японии — уже реальность. По мнению специалистов, экономический эффект от перехода на сети нового поколения в этой стране составит более $169 млрд.

Помнится, семь лет назад одному из авторов статьи удалось побывать в Японии в составе группы российских журналистов. Нам с гордостью показали научно-фантастический фильм о том, как, по представлениям специалистов, будет выглядеть «Дом будущего». В частности, демонстрировалась СВЧ-печка, которая самостоятельно загружала рецепты из Интернета, но даже изобретательные японские инженеры не могли представить себе, что всего лет через десять умный холодильник сможет проверять свежесть продуктов с этикетками IPv6, а мобильный телефон — наблюдать за квартирой за тысячи километров от нее. Одним словом, с приходом Internet-2 начнутся настоящие чудеса. Ждать их, судя по всему, осталось совсем недолго. n

Так будет выглядеть Интернет-пространство после внедрения IPv6. (JEI, Япония)