Эндрю Блам - Сеть. Как устроен и как работает Интернет

Интернет – это творение человеческих рук, и отростки его протянулись по всему миру. Но как все они вместились в то, что уже существовало? Быть может, эти отростки протянулись под зданиями или вдоль вереницы телефонных столбов? Или же оккупировали заброшенные склады, сформировали новые городские районы? Я не собирался получать ученую степень по электротехнике, но надеялся, что на происходящее внутри черных коробок и желтых проводов можно, скажем так, пролить свет. Хенкинс находился в постоянном движении и нигде не мог задержаться надолго. Но он знал одного парня из Сан-Хосе, который мог кое-что рассказать мне о силе света.

Штаб-квартира Brocade находится в здании с зеркальными окнами, стоящем в тени аэропорта Сан-Хосе в Кремниевой долине. В холле меня встретил Пер Вестессон, работа которого заключалась в том, чтобы соединять друг с другом самые мощные машины Brocade для симуляции крупнейших точек обмена интернет-трафиком, а затем – ломать эти связи и находить способ их улучшить.

– Мы выдергиваем кабель или выключаем электричество в момент прохождения трафика, – объясняет Вестессон. – Так проходят мои рабочие будни.

Мне показалось, что Перу просто не очень нравится, когда что-то не работает.

Пер родился в Швеции. Он одет в тщательно отглаженную желто-коричневую рубашку в клетку и коричневые твидовые брюки. Его глаза кажутся мутными от света флуоресцентных ламп и сухого воздуха в лаборатории на верхнем этаже. В этом помещении размером с бакалейную лавочку полно технических специалистов: они стоят по двое или по трое перед двойными экранами или роются в корзинах с оптоволоконными кабелями и запасными частями. Шторы были опущены, чтобы не пускать в помещение свет.

Вестессон говорит, что я могу чувствовать себя совершенно свободно – как в детском зоопарке. Могу, например, разобрать одну из машин, не рискуя навредить живому Интернету. Самая большая и простая из четырех основных частей маршрутизатора – это шасси: корпус, похожий на картотеку и представляющий собой основу грубой физической структуры машины, вроде как шасси у автомобиля. Часть меньшего размера и гораздо более «умная» – это объединительная панель, которая в MLX-32 представляет собой круглую стальную пластину диаметром с пиццу, испещренную медными контурами, словно парковый лабиринт.

В сущности, работа маршрутизатора заключается в том, чтобы указывать направление – так, как это делает охранник в холле офисного здания. Фрагмент данных приходит, объявляет пункт своего назначения маршрутизатору и спрашивает: «Как мне туда попасть?» Охранник указывает посетителю на нужный лифт или лестницу, роль которых и играет объединительная панель – совокупность фиксированных путей между входами и выходами маршрутизатора.

Третий ключевой элемент – это сетевые карты, принимающие логическое решение о том, куда направить данный бит информации, они, собственно, и играют роль охранника. Наконец, в маршрутизаторе имеются оптические модули, которые посылают и получают оптические сигналы, преобразуя их в электрические (и обратно). По сути сетевая карта – это просто многопозиционный переключатель, не слишком отличающийся от коммутатора сигнала в стереосистеме. Оптический модуль – это свет, простая лампа, которая постоянно включается и выключается. Чудом его делает скорость его работы.

– В общем, «гига» – это миллиард, – равнодушно произносит Вестессон. В руках он держит оптический модуль типа SPF+ (сокращение от small form-factor pluggable , «малый форм-фактор съемного типа»). Модуль выглядит как сделанная из стали упаковка жвачки Wrigley's , на вес он плотный, как свинец, и стоит как ноутбук. Внутри находится лазер, способный мигнуть десять миллиардов раз в секунду, каждый раз посылая свет по оптоволокну. Бит – это базовая частица всех вычислительных систем, ноль или единица, «да» или «нет». Эта пачка жвачки может за секунду обработать десять миллиардов таких частиц, то есть десять гигабайт данных. Она вставляется в сетевую карту, словно свеча зажигания, а сетевая карта задвигается в шасси, словно противень с печеньем в духовку.

Полностью загруженный MLX-32 может с легкостью поддерживать более ста оптических модулей. Следовательно, он может пропускать сто раз по десять миллиардов, то есть тысячу миллиардов бит в секунду, что составляет количество, обозначаемое словом «терабайт», – примерно столько данных текло через MLX-32 , который я видел в понедельник утром во Франкфурте.

– Пока это все, чего мы достигли, – говорит Вестессон. – Следующим шагом станет использование соединений со скоростью 100 гигабит в секунду, так что каждая оптоволоконная нить будет обеспечивать скорость передачи 100 миллиардов бит в секунду.

Они уже тестируют такие соединения. Я слышал слово «гига» практически каждый день, но попробовать пересчитать все эти биты казалось каким-то новым вызовом. Вестессон только и говорил, что о «проходимости»: о том, сколько данных проходит через машину за секунду. Но мне хотелось знать, что из этого вытекает – какова скорость одного бита? Оказалось, что, задав этот вопрос, я попал в больное место.

– Некоторые наши клиенты смотрят, сколько времени требуется для прохождения через маршрутизатор одного пакета данных, – поясняет Вестессон. – Обычно это происходит в пределах микросекунды, то есть одной миллионной доли секунды.

Однако по сравнению, например, со временем, за которое бит пересекает континентальную территорию США, время его прохождения через маршрутизатор может показаться вечностью. Это как если бы вы за десять минут дошли до почтового отделения, а потом стояли там в очереди семь дней, 24 часа в сутки. Каждая машина Brocade , несмотря на всю свою мощность, это город с бесконечными пробками, стоящий среди свободных дорог открытой сети. Миллионная доля секунды – это до боли медленно (если вы вообще можете себе такое представить).

Согласно законам физики, свободный бит должен пройти три фута роутера за пять миллиардных секунды, то есть за пять наносекунд. Вестессон показал мне расчеты, которые он делал на листке бумаги механическим карандашом: скорость прохождения света по оптоволокну, умноженная на длину маршрутизатора. Он дополнительно проверил свои расчеты при помощи калькулятора на ближайшем компьютере, что само по себе было забавно, ведь подобные расчеты – последнее, чем нам пришло бы в голову заняться на собственном компьютере. Вестессон пересчитывает нули на экране:

– Так, это у нас миллисекунда… микросекунда… а это обычно называется наносекундой, то бишь миллиардной частью секунды.

Я смотрю на все эти нули, а потом отвожу от них взгляд, и все меняется. Я представляю себе, как автомобили, несущиеся по автостраде 87, производят миллионы вычислений в секунду с помощью своих радиоприемников, мобильных телефонов, электронных часов и GPS -навигаторов. Я испытываю новое чувство, мне кажется, будто все вокруг ожило: компьютеры, LCD -проекторы, дверные замки, противопожарная сигнализация и настольные лампы. Даже стоящий у стены кулер с водой был снабжен печатной платой и зеленым жидкокристаллическим экраном! Сам воздух казался наэлектризованным, заряженным миллиардами логических решений в секунду. Вся современная жизнь опирается на эти процессы, на эти вычисления. Только забравшись куда-нибудь глубоко в лес, мы можем отключиться от них – да и то не до конца. Что же говорить о городе! Системы, объединенные Сетью, вездесущи: сотовые телефоны, светофоры, парковочные автоматы, духовки, слуховые аппараты, электрические выключатели. И все это работает невидимо. Чтобы увидеть эту деятельность, вы должны ее себе представить, и в то мгновение мне это удалось.