Альтернативный путь построения «Интернета всего»

Сергей Закурдаев,

Независимый эксперт

В «Туниской программе» построения Глобального информационного общества ( 2005 г). которая явилось итогом Встрече на Высшем Уровне по вопросу построения Информационного Общества (ВВУИО)  было определено, что уже существующий «Интернет (людей) является основным элементом Информационного общества».

После этого дополнительно появились Интернет вещей (IoT) и Индустриальный Интернет (IIoT) и в настоящее время все эти новообразования объединены в рамках  «Интернета всего» - IoE (Ethernet of Everything), где решается проблема присвоения всем объектам (людям, вещам и машинам) адреса IPv6.

Протокол IPv6 был предложен более 20 лет назад , но только с 2011 г. сравнительно активно начал внедрятся, в связи с исчерпанием пула свободных адресов IPv4.

К настоящему времени,  в передовых странах число компаний, внедривших протокол IPv6, немного превышает 30%, при этом в Японии – 7%, а в России 1.5%.

Необходимо отметить, что при принятии протокола IPv6 был нарушен один из основных принципов Системного анализа: при любой модернизации необходимо рассмотреть и  альтернативные варианты.

Но прежде необходимо вернуться к истокам  сети Интернет, которая своим появлением обязана развитием Глобальной сети с коммутацией пакетов оборонного назначения – DARPA , реализуемой в рамках радиально – узловой ячеистой структуры  (Mesh –топология), которая была реализована с использованием компьютеров  IBM – 360 ,оснащенных Мультиплексорами передачи данных (МПД), реализующих передачу данных в виде кадров (FRAME), в которых указывался только Адрес назначения (АН).

При этом в построенной сети IBM – 360 использовалась как  в качестве  Абонентов сети, так и качестве маршрутизаторов (роутеров) , имеющих Специальное программное обеспечение (СПО) для маршрутизации пакетов.

Пакет, содержащий передаваемые данные, в заголовке имеет два адреса: Адрес назначения (АН) и Адрес отправителя (АО), а передача  данных осуществлялась по проводным каналам со скоростью 56 Кбит/с.

Однако, - переход на волоконно-– оптические каналы связи, обеспечивающие передачу данных со  скорость в сотни Мегабит в секунду, - поставил вопрос  необходимости в замене компьютеров IBM360 на более производительные  IBM 370.

При этом США посчитали, что создание новой сети на базе IBM 370 обойдется дешевле. чем замена тысяч  IBM 360 и поэтому передали освободившуюся Сеть, - сначала в пользование Университетов США, а затем и для открытого пользования, что и стало основой для появления Интернета. ( Как показали последующие события, - « Джина выпустили из бутылки» для хороших дел, что не совершенно похоже на США)

Кроме того, США из этой ситуации извлекли дополнительную прибыль, продав всю конструкторскую документацию на IBM 360 -  СССР, что стало основой для создания ЕС ЭВМ, широко применявшихся для создания АСУ и, кроме того, данный факт является примером «догоняющей» модернизации, которая закрепило отставание СССР в компьютерной области. 

В то же время появился Персональный компьютер (ПК), созданный в качестве интеллектуального помощника Человека во всех сторонах его деятельности, - начал привлекаться  (прежде всего) в офисах и для оптимизации этой деятельности был разработан протокол Ethernet (IEEE802.3), реализованный в сетевой интерфейсной карте (NIC).

  Кроме того, для повышения качества Игр (game) при использовании  ПК в домашней обстановке, - они были дополнительно  оснащены «звуковой картой» и «видеокартой», что  превратило ПК в новое мультисервисное устройство связи – Triple Play PC [1 ].

  В настоящее время ПК, оснащенные видеокамерами и находящиеся в соседних квартирах одного дома, - могут организовать видеосвязь (в рамках технологии Skype) только через Глобальную сеть Интернет, что является системотехническим абсурдом, и еще одним аргументом в пользу создания Локальных сетей.

Альтернативой способа  пакетной передачи данных в Глобальных сетях (протокол IPv4), в котором используется принцип «Инкапсуляции» пакетов в информационное поле кадра), - в Локальных сетях (LAN) в международном стандарте IEEE 802.3 (Ethernet) предусмотрено обрамление пакета,- Преамбулой, состоящей из последовательности «флагов» для организации синхронизации передатчика и приемника при передаче данных, а последний «флаг» означает начало передачи информации и сигналом для подсчета Циклической контрольной суммы (ЦКС) и сравнения ее с ЦКС, записанной в »Концевике» при передаче пакета для определения правильности передачи).

Кроме того, Протокол 802.3 обеспечивал дополнительные преимущества:

• пакет размещается на физическом уровне, что позволяет разрабатывать электрические схемы коммутации на базе ПЛИС, что позволяет проводить коммутацию  в темпе приема,
• использование 48-разрядного Адреса назначения при 32-разрядным адресом Pv4),
• возможность изменять МАС-адрес (47 бит устанавливается в состояние 1).

При этом стало совершенно понятно, что использование «полнокровных» ПК, имеющих операционную систему (ОС), требующих для работы с ней высокопроизводительных микропроцессоров , что, естественно, привело к переводу локальной сети на схему «Клиент – Сервер», где в качестве «клиента» возможно использование т.н. «тонкого клиента» - одноплатного ПК российского производства со Свободным ПО, что позволит исключить многомиллиардный импорт дорогих зарубежных ПК.

В настоящее время существующие коммутаторы локальных сетей морально устарели, так как позволяют создавать  сети только древовидной структуры, обладающие невысокой надежностью ввиду отсутствия альтернативных путей передачи в случае выхода из строя либо линии связи, либо узла коммутации.

Для решения этой проблемы предлагается семейство коммутирующих мультиплексоров [2 ], не имеющих мировых аналогов и позволяющих создавать масштабируемые локальные сети на 10/100/1000  абонентов с выбором скорости передачи 1/10/100 Мбит/с (Рис.2)

Сервер обеспечивает выполнение многочисленных функций:

• обеспечение коллективного безопасного доступа в Интернет с фильтрацией как входящего, так и исходящего трафика с возможностью организации криптозащиты,
• организации видеосвязи меду абонентами  как внутри локальной сети, так и в Глобальном масштабе.
• выполнение функции NAT (Network Address Translation), позволяющей использовать единственный адрес  IPv4 для выхода в Интернет всем МАС-адресам Локальной сети. 

Известно, что более 70% населения Земли живет в городах и каждый дом (как в развитых, так и в развивающихся странах) подключен к АТС с помощью «последней мили» - телефонной канализации, которая выполняется по международным стандартам.

В настоящее время эта канализация уже используется  для прокладки волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) в каждую квартиру для организации Широкополосного доступа (ШПД) в Интернет.

 Этот факт позволяет организовать ЛМСС в жилом секторе, когда Сервер размещается в здании АТС и с помощью коммутирующих мультиплексоров (часть из которых размещается в квартире) с помощью ВОЛС обеспечивается подключение к Интернету ПК (людей) всех  «вещей» в квартире,  датчиков ЖКХ (воды, газа и электричества), а также охранной и пожарной сигнализации (Рис. 3).

Аналогично ЛМСС могут быть реализованы в школах, больницах и других учреждениях.

Существующий Интернет можно рассматривать в качестве  Мировой магистральной сети (т.е. в которой отсутствуют абоненты), а через нее возможно осуществить связь между всеми Локальными мультисервисными системами связи (ЛМСС), создаваемые по всему миру, - в жилом секторе, во всех учреждениях и на всех предприятиях [ 3], что в итоге неизбежно приведет  к созданию сети  InterEthernet – новой Глобальной мультисервисной системы связи (ГМСС), которая позволит с помощью 48 разрядного МАС-адреса не только адресовать, но и идентифицировать  более 4 триллионов объектов – ПК. вещей и машин) в рамках «Интернета всего»  [ 4].

   Список цитируемой литературы:

1. «Новый вид связи». «Сети», № 10, 1996 г. стр. 25 – 29.
2. «VIVO Ethernet: пути оптимизации компьютерных сетей для передачи мультимедийного трафика», «Телемультимедиа», №  3. 2003 г. Стр. 36 – 39.
3. «Локальные мультисервисные системы связи». Опубликовано 22.07.2015.  nag.ru,
4. «InterEthernet – новая Глобальная мультисервисная система связи XXI века». Опубликована19.07.2018 г. на сайте www.tssonline.ru/articles/interethernet  . . .

Рис. 1

Рис.2