Кроме электронной почты и обмена файлами, Internet
поддерживает просмотр "всемирной паутины" - одного из
самых популярных приложений этой сети. Под всемирной
паутиной имеется в виду сеть World Wide Web, название
которой сокращают до Web (паутина) или WWW; это группа
серверов, подключенных к Internet и предлагающих стра-
ницы информации в графическом виде. Если Вы подсоедини-
лись к одному из таких серверов, на экране Вашего
компьютера появляется страница с несколькими гиперсвя-
зями. Активизируя гиперсвязь щелчком мыши, Вы переходи-
те на другую страницу с дополнительной информацией и
другими гиперсвязями. Эта страница может храниться на
том же сервере или на любом другом в пределах Internet.
Основная страница, принадлежащая какой-либо компании
или лицу, называется "домашней" страницей (home page).
Создавая такую страницу, Вы регистрируете ее электрон-
ный адрес, по которому Вас могут найти пользователи In-
ternet. В современной рекламе часто встречаются ссылки
на домашнюю страницу; ее адрес входит теперь в реквизи-
ты многих фирм. Программное обеспечение для настройки
Web-сервера стоит очень дешево и подходит практически
для любых компьютеров. Ну а программы для просмотра
"паутины", тоже пригодные для всех машин, обычно пред-
лагаются и вовсе бесплатно. В ближайшей перспективе
средства просмотра Internet будут интегрированы в опе-
рационные системы.
Легкость, с которой фирмы и частные лица публикуют
информацию в Internet, изменяет сам смысл этого глаго-
ла. Internet провозгласил себя местом, где публикуют
"материалы" (content). У него достаточно пользователей,
поэтому и возникает выигрыш от положительной обратной
связи: чем больше он привлечет подписчиков, тем больше
получит материалов, а чем больше он получит таких мате-
риалов, тем больше у него будет подписчиков.
Уникальные позиции Internet основываются на несколь-
ких элементах. Во-первых, на протоколах TCP/IP, которые
определяют его транспортный уровень, поддерживают расп-
ределенные вычисления и невероятно легко масштабируют-
ся. Во-вторых, на протоколах, которые устанавливают
способы просмотра "паутины", - очень простых и в то же
время позволяющих серверам вполне приемлемо справляться
с чрезвычайно интенсивным сетевым трафиком (потоком
данных в сетях). Кроме того, в WWW реализовано многое
из того, что десятки лет назад предсказывали люди, по-
добные Теду Нельсону (Ted Nelson), в частности, инте-
рактивные книги и гиперсвязи.
Сегодняшний Internet - это не информационная магист-
раль, в моем представлении, а лишь ее источник. Анало-
гией может послужить Oregon Trail ("орегонский путь").
В период между 1841 и началом 1860-х годов из Индепен-
денса (штат Миссури) более 300000 отчаянных душ отпра-
вились на своих повозках в опасное 2000-мильное путе-
шествие. Они устремились на запад, через пустыни к оре-
гонским территориям (Oregon Territories) и на золотые
прииски Калифорнии. Свыше 20000 человек погибло от хо-
леры, голода, жары и рук мародеров. Эту дорогу впос-
ледствии окрестили орегонским путем. По размаху и зна-
чимости его вполне можно считать отправной точкой сов-
ременной сети шоссейных дорог. Он пересекал многие гра-
ницы, и повозки двигались по нему в обоих направлениях.
Шоссе Interstate 84 и еще несколько автомобильных дорог
сегодня повторяют большую часть маршрута орегонских пе-
реселенцев. Однако многие выводы, которые навевает эта
аналогия, окажутся ошибочными, если их безоговорочно
применить к современной системе дорог. Ведь холера и
голод не проблема на шоссе Interstate 84, а пьяные во-
дители и дорожное хулиганство вряд ли были так уж опас-
ны для тех, кто трясся в повозках.
Путь, проложенный Internet, предопределит многие
элементы будущей магистрали. Internet - прекрасная,
жизненно важная разработка, один из компонентов конеч-
ной системы, но в ближайшие годы он существенно изме-
нится. Современному Internet недостает безопасности и
системы учета (billing system). И когда-нибудь многое
из культуры Internet пользователям информационной ма-
гистрали покажется таким же диковинным, как нам сегодня
- рассказы о переселенцах и орегонском пути.
Впрочем, и нынешний Internet совсем не тот, что был
всего лишь год-два назад. Он эволюционирует с такой
скоростью, при которой его описание годовой или даже
полугодовой давности может серьезно устареть. У многих
это вызывает смятение. Ведь очень трудно быть в курсе
последних событий, когда ситуация развивается так дина-
мично. Поэтому большинство компаний, в том числе Micro-
soft, сотрудничает в определении стандартов на расшире-
ние Internet, одновременно стремясь преодолеть свойс-
твенные ему ограничения.
Видимо, из-за того, что своим рождением Internet
обязан компьютерной науке, он всегда, как магнит, при-
тягивал к себе хакеров - талантливых программистов, ко-
торые по разным причинам (кто ради "спортивного интере-
са", кто в криминальных целях) взламывают чужие компь-
ютерные системы.
Так, 2 ноября 1988 года тысячи компьютеров, объеди-
ненных в этой сети, вдруг резко замедлили скорость ра-
боты. Многие из них даже ненадолго остановились. Все
данные, к счастью, сохранились, но, пока администраторы
компьютерных систем пытались восстановить контроль над
своими машинами, компьютерное время стоимостью в милли-
оны долларов было растрачено впустую. Именно в связи с
этой историей широкая публика впервые и услышала об In-
ternet. Как потом выяснилось, причиной всему была вред-
ная компьютерная программа, названная "червяком". Она
передавалась по сети с одного компьютера на другой и
попутно "размножалась", копируя сама себя. ("Червяком",
а не вирусом ее назвали потому, что она не инфицировала
другие программы.) Она пользовалась незамеченной "щел-
кой" в системном программном обеспечении и получала
прямой доступ к памяти атакуемых ею компьютеров. Там
она пряталась и подсовывала неверные данные, что зат-
рудняло ее выявление и уничтожение. Через несколько
дней газета The New York Times выявила хакера, автора
этой программы. Роберт Моррис-младший, двадцатитрехлет-
ний студент последнего курса Корнелльского университе-
та, написал этого "червяка", а потом выпустил его на
свободу, чтобы посмотреть, до скольких компьютеров он
сумеет добраться. Однако в программу вкралась ошибка,
из-за чего "червяк" стал размножаться гораздо быстрее,
чем предполагалось. К Моррису применили Computer Fraud
and Abuse Act (Закон о компьютерном мошенничестве и на-
меренном нанесении вреда) от 1986 года и приговорили к
трем годам условного заключения, штрафу в 10000 долла-
ров и 400 часам общественных работ.
И позже в Internet случались разного рода аварии,
бывали проблемы в защите, но не так, чтобы уж очень
часто. В итоге Internet стал вполне надежным коммуника-
ционным каналом для миллионов людей. Связывая располо-
женные по всему миру серверы, он обеспечивает обмен
электронной почтой, сообщениями для электронных досок и
другими данными. В потоке информации чего только нет:
от коротеньких сообщений в десяток букв до огромных
файлов с фотоснимками и программных пакетов. При этом
стоимость услуг сервера, удаленного на тысячи километ-
ров, ничуть не выше оплаты услуг того, что находится в
каком-нибудь километре от Вас.
Модель ценообразования в Internet уже изменила
представление о том, что цена коммуникационных услуг
напрямую зависит от времени и расстояния. То же самое
произошло и с вычислительной техникой. Раньше, если Вы
не могли позволить себе большой компьютер, приходилось
арендовать его время с почасовой оплатой. А появление
персональных компьютеров от этих хлопот избавило.
Поскольку Internet не требует сколько-нибудь ощути-
мых платежей, многие считают, что его финансирует пра-
вительство. Это не так. Однако, Internet возник в ре-
зультате правительственного проекта шестидесятых годов
- ARPANET; так называлась сеть, которую первоначально
использовали исключительно в научно-технических целях.
Она была жизненно важным каналом связи между рядом инс-
титутов и организаций, но посторонние о ней ничего не
знали.
В 1989 году правительство США прекратило финансиро-
вать ARPANET и под другим названием - Internet (по име-
ни применявшегося в этой сети коммуникационного прото-
кола) передало его коммерческим организациям. Но даже
когда Internet стал работать на коммерческой основе,
первыми его клиентами были в основном ученые из универ-
ситетов и компании, действующие в компьютерной индуст-
рии; они использовали эту сеть для обмена электронной
почтой.
Надо сказать, что финансовая модель, обеспечивающая
Internet столь подозрительную дешевизну, в самом деле
очень интересна. Сегодня, пользуясь телефоном, Вы знае-
те, что счет за разговор возрастет с увеличением его
продолжительности и расстояния, на которое был сделан
звонок. Однако предприятия, которым приходится часто
связываться с каким-то определенным партнером, могут в
значительной мере уйти от этих затрат, арендовав теле-
фонную линию специально для звонков между двумя конк-
ретными участками. Оплата арендованной линии не зависит
от интенсивности ее использования - Вы просто вносите
за нее ежемесячные взносы.
Основу Internet как раз и составляет "пучок" таких
арендованных линий. Соединенные через коммутирующие
системы, они управляют "течением" потока данных (так
называемые маршрутизаторы). Междугородные связи Inter-
net в Соединенных Штатах обеспечивают 5 компаний, каж-
дая из которых арендует линии у соответствующих вла-
дельцев. После разделения компании AT&;T ставки за арен-
ду телефонных линий заметно снизились. Поскольку интен-
сивность трафика в Internet очень велика, а арендная
ставка - величина постоянная, эти 5 компаний смогли ус-
тановить на свои услуги минимальные расценки; иными
словами, они обеспечивают колоссальную полосу пропуска-
ния при весьма незначительной стоимости.
О термине "полоса пропускания" стоит, пожалуй, ска-
зать подробнее. Как я уже пояснял, он определяет ско-
рость, с которой линия пропускает информацию между сое-
диненными ею устройствами. Полоса пропускания зависит,
в частности, от технологии приема и передачи данных.
Телефонные сети, например, рассчитаны на двустороннюю
связь с низкой полосой пропускания. Телефоны - это ана-
логовые устройства, "общающиеся" с аппаратурой телефон-
ной компании посредством электрических импульсов, в ко-
торые преобразуются звуковые колебания. После оцифровки
аналогового сигнала междугородная телефонная станция
выдает цифровой сигнал, несущий примерно 64000 бит в
секунду.
Коаксиальные кабели, обычно используемые кабельным
телевидением, потенциально обладают более широкой поло-
сой пропускания, чем стандартные телефонные провода,
поскольку предназначены для передачи высокочастотных
видеосигналов. Однако сегодня системы кабельного ТВ не
передают биты; свои 30-75 видеоканалов они транслируют
по аналоговой технологии. Коаксиальные кабели вполне
способны пропускать сотни миллионов и даже миллиард бит
в секунду, но для передачи цифровой информации их при-
дется дополнить новыми коммутирующими устройствами. Во-
локонно-оптический кабель дальней связи, несущий 1,7
миллиарда бит в секунду от одного повторителя (что-то
вроде усилителя) до другого, обеспечивает полосу про-
пускания, достаточную для ведения 25000 телефонных раз-
говоров одновременно. Число таких разговоров можно су-
щественно увеличить за счет сжатия, удаляя избыточную
информацию - хотя бы паузы между словами и фразами.
Многие предприятия для подключения к Internet поль-
зуются особым типом телефонной линии - Т-1; она несет
1,5 миллиона бит в секунду и, таким образом, обладает
сравнительно высокой пропускной способностью. Подписчи-
ки ежемесячно платят местной телефонной компании за
эксплуатацию линии Т-1 (по которой их данные передаются
на ближайшую "точку входа" в Internet), а также оплачи-
вают услуги компании, обеспечивающей подключение к In-
ternet, по единой ставке - порядка 20000 долларов в
год. Эти ежегодные взносы, размер которых вычисляется с
учетом пропускной способности линии, полностью покрыва-
ют все расходы на Internet, и при этом не важно: посто-
янно работают подписчики с этой сетью или вообще ей не
пользуются, передают данные на несколько километров или
на другой край света. Из суммы этих платежей и финанси-
руется вся сеть Internet.
Такой механизм срабатывает, поскольку себестоимость
базируется на платежах за пропускную способность линии,
а цены просто следуют за себестоимостью. Чтобы контро-
лировать время и дальность связи, владельцам линий по-
надобилось бы немало усилий и средств. А зачем их тра-
тить, если можно и без этого получить прибыль ? Кроме
того, такая модель ценообразования способствует расши-
рению использования Internet: оплатив доступ к Inter-
net, клиент уже не должен доплачивать за интенсивность
работы в нем.
Естественно, подавляющее большинство не может позво-
лить себе арендовать линию Т-1. Тогда, чтобы подклю-
читься к Internet, надо связаться с местным провайде-
ром. Это та самая компания, которая ежегодно выплачива-
ет 20000 долларов за соединение с Internet по линии Т-1
или по другому высокоскоростному каналу. Таким образом,
частные лица звонят местному провайдеру по обычной те-
лефонной линии, а тот соединяет их с Internet. В этом
случае взимается ежемесячная плата, обычно в размере 20
долларов, за которую Вы имеете 20 часов в самое дорогое
время.
В ближайшие годы в обеспечении доступа к Internet
конкуренция будет только возрастать. К этому бизнесу
присоединятся крупные телефонные компании всего мира.
Как следствие, заметно упадут цены. Оперативные службы
типа CompuServe и America Online включат в подписку и
доступ к Internet - как стандартную услугу. В целом че-
рез несколько лет Internet значительно усовершенствует-
ся, доступ к нему упростится и войдет в пользователь-
ский интерфейс операционных систем. Навигация по Inter-
net станет легче, и его объединят с другими коммерчес-
кими оперативными службами.
Но одна техническая проблема для Internet по-прежне-
му остается нерешенной: как обрабатывать материалы, пе-
редаваемые в режиме реального времени, особенно аудио
(включая речь) и видео. Технология, на которой базиру-
ется Internet, не гарантирует передачу данных из одной
точки в другую с постоянной скоростью. Темп пересылки
пакетов зависит от "заторов" в сети. Ряд изощренных
приемов, конечно, позволяет эпизодически передавать вы-
сококачественные звук и видеоизображения, но полноцен-
ная их поддержка требует коренного изменения сети, так
что эти возможности вряд ли будут реализованы в ближай-
шие несколько лет.
Но как только технологический барьер останется поза-
ди, Internet вступит в прямую конкуренцию с "голосовы-
ми" сетями телефонных компаний. А поскольку подход к
ценообразованию у них прямо противоположный, будет
весьма любопытно понаблюдать за их конкурентной борь-
бой.
В связи с тем, что Internet изменяет принципы оплаты
коммуникационной связи, он может изменить и наше общее
отношение к платежам за информацию. Кое-кто считает:
Internet продемонстрировал, что информация будет бесп-
латной - по крайней мере, в большинстве случаев. Дейс-
твительно, значительные объемы информации, от снимков
NASA (National Aeronautics and Spасе Administration -
Государственное управление по аэронавтике и исследова-
нию космического пространства) до сообщений на элект-
ронные доски, передаются пользователями бесплатно, но
думаю, что наиболее привлекательную информацию, голли-
вудские кинофильмы или энциклопедические базы данных,
по-прежнему будут создавать с расчетом на прибыль.
Особый вид информации - программное обеспечение. Се-
годня в Internet масса бесплатных программ, и некоторые
из них довольно полезны. Зачастую подобные программы
появляются в результате дипломных работ студентов или
выходят из институтов, финансируемых правительством.
Однако мне кажется, что стремление пользователей к ка-
честву, поддержке и многофункциональности такого важно-
го инструмента, как программа, неизбежно приведет к
развитию коммерческого программного обеспечения. Уже
сейчас многие студенты и преподаватели университетов,
авторы бесплатных программ, заняты составлением биз-
нес-планов для организуемых ими фирм; они готовы пос-
тавлять коммерческие версии своих программ с большими
возможностями. Разработчикам - и тем, кто хочет зарабо-
тать на своем продукте, и тем, кто отдает его бесплат-
но, - будет гораздо легче распространять программы, чем
теперь.
Все это послужит на благо будущей информационной ма-
гистрали. Однако, прежде чем она станет реальностью, мы
будем использовать ряд переходных технологий, которые
вызовут к жизни новые приложения. И хотя они не обеспе-
чат всех возможностей полноценной магистрали, все же
это будет шаг вперед по сравнению с тем, что мы имеем
сейчас. Затраты на такое эволюционное продвижение будут
вполне сопоставимы с ценой современных приложений, ко-
торые уже доказали свою необходимость.
Некоторые из переходных технологий будут опираться
на телефонные сети. К 1997 году большинство скоростных
модемов сможет поддерживать одновременную передачу речи
и данных по существующим телефонным линиям. Представим
такую картину. Планируя свой летний отдых, Вы обращае-
тесь в туристическое агентство. Если и у Вас, и в
агентстве есть персональные компьютеры, Вам покажут
снимки отобранных отелей или небольшую табличку, по ко-
торой дома, сидя в кресле, Вы сравните цены в этих оте-
лях. А если не только у Вас, но и у Вашего приятеля
(искусного кулинара) есть персональный компьютер, поз-
воните ему и узнайте, сколько слоев в его пирожном -
очень уж оно получается высоким. И пока на кухне гото-
вится тесто, пусть он покажет Вам это пирожное в разре-
зе !
Технология, которая реализует эти "чудеса", носит
аббревиатуру DSVD (Digital Simultaneous Voice Data) -
одновременная передача цифровых данных и речи. Она яс-
нее ясного - демонстрирует возможности совместного ис-
пользования разных видов информации в сети. Думаю, что
в ближайшие 3 года она распространится повсеместно и
обойдется недорого, так как не потребует сколько-нибудь
заметных изменений в существующей телефонной системе.
Телефонным компаниям не придется модифицировать свои
коммутаторы, следовательно, и абонентная плата за теле-
фон останется прежней. Для DSVD достаточно установить
на обоих концах линии соответствующие модемы и програм-
мы.
А вот другой промежуточный вариант использования те-
лефонных сетей потребует внедрения специальных телефон-
ных линий и коммутаторов. Эта технология называется
ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая
сеть комплексных услуг). Она позволяет передавать речь
и данные, начиная с 64000 или 128000 бит/с, т.е. делает
все, что делает DSVD, только в 5 - 10 раз быстрее. Она
великолепно работает там, где достаточно средней про-
пускной способности. При ее использовании Вы получаете
возможность быстрой передачи текста и неподвижных кар-
тинок. Видеоизображения тоже можно пересылать, но с
посредственным качеством: для рядовых видеоконференций
сойдет, но для фильмов не годится. А настоящей магист-
рали нужно высококачественное видео.
Сотни сотрудников Microsoft каждый день пользуются
ISDN, подключая свои домашние компьютеры к нашей корпо-
ративной сети. ISDN была разработана уже более десяти
лет назад, но оставалась практически невостребованной,
пока в ней не назрела необходимость. Но самое удиви-
тельное в том, что телефонные компании, вкладывая ог-
ромные средства в коммутаторы для управления ISDN, сла-
бо представляли, как именно будет работать эта техноло-
гия. Развитие персональных компьютеров привело к взрыв-
ному росту потребности в ISDN. И это замечательно. В
1995 году плата расширения для поддержки ISDN стоила
500 долларов, а в ближайшие несколько лет должна упасть
примерно до 200 долларов. Тариф за эксплуатацию линий
зависит от конкретной местности; в Соединенных Штатах
он составляет в среднем около 50 долларов в месяц. Я
думаю, что он снизится минимум до 20 долларов и не бу-
дет заметно превышать плату за обычную телефонную
связь. Microsoft - одна из тех фирм, которые стремятся
убедить телефонные компании повсеместно уменьшить эти
тарифы и тем самым стимулировать владельцев персональ-
ных компьютеров на использование ISDN.
У кабельных компаний свои промежуточные технологии и
стратегии. Для местных телефонных услуг они хотят за-
действовать существующие сети своих коаксиальных кабе-
лей, что непременно приведет к конкуренции с телефонны-
ми компаниями. Ведь уже доказано: специальные кабельные
модемы позволяют подключать персональные компьютеры к
кабельным сетям. Таким образом, кабельные компании спо-
собны обеспечить несколько большую полосу пропускания,
чем ISDN.
Другим промежуточным шагом для кабельных компаний
станет 5- или даже 10-кратное увеличение числа переда-
ваемых ими вещательных каналов. Втиснуть большее число
каналов в существующие кабели они смогут за счет приме-
нения технологии цифрового сжатия.
Эта так называемая 500-канальная система (в реаль-
ности она вряд ли обеспечит более 150 каналов) создаст
условия для появления системы, близкой к "видео-по-за-
казу", - правда, лишь для ограниченного круга телепере-
дач и фильмов. В этом случае Вы выбирали бы не номер
какого-то канала, а искали то, что Вас интересует, на
экране, в списке вариантов. Популярный фильм или пере-
дачу запускали бы сразу по 20 каналам, смещая на каждом
канале время его (ее) начала на 5 минут. Это позволило
бы Вам подбирать для просмотра фильмов или телепередач
наиболее удобное время (в пределах некоего интервала),
а уж само переключение на нужный канал осуществлялось
бы специальной телевизионной приставкой. Получасовые
новости CNN Headline News могли бы выходить не по одно-
му, а по шести каналам со сдвигом: в 18:00, 18:05,
18:10, 18:15, 18:20 и 18:25. Все 500 каналов были бы
израсходованы очень быстро.
Кабельные компании вынуждены расширять число каналов
еще и потому, что испытывают давление конкуренции.
Спутники прямого вещания вроде DIRECTV, принадлежащие
Hughes Electronics, уже напрямую транслируют в наши до-
ма сотни каналов. Поэтому, чтобы не потерять клиентов,
кабельным компаниям приходится шевелиться. И если бы
смысл информационной магистрали сводился к одной только
доставке узкого ассортимента видеопродукции, 500-ка-
нальная система всех бы вполне устроила.
500-канальная система, оставаясь - по сути своей - в
основном синхронной, обеспечит весьма ограниченный вы-
бор и в лучшем случае будет всего лишь обратным каналом
связи с низкой пропускной способностью. Под обратным
каналом связи (back channel) подразумевается путь, вы-
деленный для передачи команд и других данных от инфор-
мационных устройств потребителя в сеть. Подобный канал
в 500-канальной системе может пригодиться для заказа
какой-то продукции или программ, ответа на вопросы,
участия в телевизионных викторинах и в некоторых видах
игр - все через телевизионную приставку. Однако обрат-
ный канал связи с низкой полосой пропускания не обеспе-
чит той гибкости и той степени интерактивности, которые
потребуют наиболее интересные приложения информационной
магистрали. Он не поможет переслать видеозаписи с Ваши-
ми детьми бабушке и дедушке и не даст поиграть в дейс-
твительно интерактивные игры.
Кабельные и телефонные компании во всем мире разви-
ваются по четырем параллельным направлениям. Во-первых,
каждая из них будет стремиться играть на поле противни-
ка. Кабельные компании предложат телефонные услуги, а
телефонные компании - видеоуслуги, в том числе передачу
телевизионных сигналов. Во-вторых, обе системы будут
совершенствовать способы подключения персональных
компьютеров с помощью либо ISDN-, либо кабельных моде-
мов. В-третьих, перейдут на цифровую технологию, с тем
чтобы увеличить число телевизионных каналов и добиться
высокого качества сигналов. В-четвертых, поставят целью
подключение широкополосных систем к телевизорам и пер-
сональным компьютерам.
При этом любая из четырех стратегий побуждает делать
капиталовложения в цифровые сети. Между телефонными
компаниями и сетями кабельного телевидения развернется
жесточайшая конкуренция за право стать основным сетевым
провайдером (поставщиком сетевых услуг) в конкретном
районе.
В итоге и Internet, и другие переходные технологии
создадут основу для настоящей информационной магистра-
ли. В ней объединятся лучшие качества телефонных и ка-
бельных сетей. Как телефонная сеть, она позволит вести
разговоры частным лицам, и каждый, пользующийся этой
сетью, сможет поступать сообразно своим интересам. Кро-
ме того, в этом качестве она будет обеспечивать полно-
ценную двустороннюю связь, благодаря чему значительно
расширятся ее "интерактивные" возможности. А как сеть
кабельного телевидения, она будет обладать высокой про-
пускной способностью, так что в одном доме ее вполне
хватит для одновременного подключения нескольких теле-
визоров и персональных компьютеров к разным источникам
видеопрограмм или информации.
Большая часть проводной сети, соединяющей серверы
между собой и с их клиентами, будет изготовлена из не-
вероятно прозрачных волоконно-оптических кабелей - "ас-
фальта" информационной магистрали. Все основные между-
городные телефонные магистрали в пределах Соединенных
Штатов сегодня построены на волоконно-оптических кабе-
лях, но линии, связывающие наши дома с этими информаци-
онными артериями, по-прежнему изготавливаются из медных
проводов. Телефонные компании заменят в своих сетях
медные провода и участки с микроволновой и спутниковой
связью волоконно-оптическими кабелями, что сделает по-
лосу пропускания пригодной для передачи высококачест-
венного видео.
Одновременно возрастет и доля волоконно-оптических
кабелей в системе коммуникаций, принадлежащей компаниям
кабельного телевидения. Параллельно этому телефонные и
кабельные компании будут включать в состав своих сетей
новые коммутаторы, которые позволят направлять потоки
цифровых видеосигналов и другой цифровой информации в
любую точку. Затраты на модернизацию существующих сетей
(для их интеграции в информационную магистраль) соста-
вят менее четверти того, во что обошлась бы прокладка к
каждому дому новых линий.
Волоконно-оптические линии можно представить как ши-
рокие водопроводные трубы, проложенные под улицами. Не-
посредственно к домам они не подводятся, для этого
предназначены трубы диаметром поменьше, отходящие от
магистрального трубопровода. Сначала волоконно-оптичес-
кие кабели проложат, по-видимому, только до распредели-
тельных узлов, оттуда сигналы пойдут в дома либо по ко-
аксиальному кабелю, несущему кабельное телевидение, ли-
бо по "витым парам" медных проводов, используемых для
доступа к телефонным услугам. Однако в дальнейшем воло-
конно-оптические кабели будут подводить напрямую к от-
дельным домам, если Вам понадобятся огромные потоки
данных.
В качестве коммутаторов выступят мощные компьютеры,
которые будут переводить потоки данных с одного пути на
другой, так же как сейчас перегоняют товарные вагоны на
сортировочной станции. По крупным сетям потекут миллио-
ны таких потоков, и - независимо от количества промежу-
точных узлов - все их биты необходимо доставить адреса-
там, без путаницы и опозданий. Чтобы представить, нас-
колько грандиозные задачи будут решаться в эпоху инфор-
мационной магистрали, приведу такую параллель. Вообра-
зите миллиарды вагонов, которые нужно транспортировать
по железнодорожным путям, переключая бесчисленные
стрелки (коммутаторы), и при этом не выбиваться из гра-
фика: вагоны должны прибывать в пункты назначения точно
по расписанию. Поскольку вагоны сцеплены в составы, ра-
бота сортировочной станции парализуется, когда через
нее проходит длинный товарный поезд. Поэтому жестко
сцеплять вагоны не выгодно, гораздо эффективнее отправ-
лять их в путь поодиночке, так им легче маневрировать
между стрелками, а в точке назначения можно вновь сфор-
мировать единый состав.
Так и всю информацию, переправляемую по магистрали,
будут разбивать на крошечные пакеты, и каждый из них
пойдет в сети по независимому маршруту - подобно авто-
мобилям, которые едут в один и тот же пункт разными до-
рогами. Когда Вы закажете видеофильм, его тоже "разре-
жут" на миллионы мелких кусочков, и каждый из них оты-
щет до Вашего телевизора свой путь.
Такая маршрутизация пакетов будет осуществляться по
коммуникационному протоколу ATM (Asynchronous Transfer
Mode - протокол асинхронного режима передачи), который
послужит одним из "кирпичиков" для основания информаци-
онной магистрали. Телефонные компании всего мира уже
начинают переходить на ATM-технологию, потому что имен-
но она позволяет максимально использовать преимущества
высокой пропускной способности волоконно-оптических ка-
белей. В частности, одно из принципиальных достоинств
ATM в том, что она гарантирует доставку информации
строго в заданное время. ATM разбивает каждый цифровой
поток на одинаковые пакеты по 48 байт транспортируемых
данных и добавляет по 5 байт управляющей информации,
которые помогают маршрутизаторам очень быстро коммути-
ровать пакеты и направлять их в точки назначения по оп-
тимальному маршруту. А в этих точках пакеты вновь ре-
конструируются в поток.
ATM обеспечивает передачу информационных потоков с
очень высокой скоростью - на первых порах вплоть до 155
миллионов бит в секунду; в дальнейшем скорость повысит-
ся до 622 миллионов бит в секунду и в конечном счете
достигнет величин порядка 2 миллиардов бит в секунду.
Эта технология, причем за очень низкую плату, позволит
обмениваться видеоизображениями так же просто, как сей-
час нас не затрудняет разговор по телефону. Подобно то-
му, как достижения в технологии производства чипов при-
вели к резкому падению цен на вычислительную технику,
так и ATM, помимо всего прочего позволяющая передавать
еще и огромное количество старомодных телефонных разго-
воров, значительно собьет цены на междугородные звонки.
Широкополосные кабельные соединения свяжут с магист-
ралью большинство информационных устройств, а некоторые
из них будут действовать на принципах беспроводной свя-
зи. Мы уже пользуемся рядом беспроводных коммуникацион-
ных устройств: сотовыми телефонами, пейджерами и пуль-
тами дистанционного управления. Они посылают радиосиг-
налы, предоставляя нам свободу передвижения, но их про-
пускная способность весьма ограниченна. Завтрашние
беспроводные сети станут работать быстрее, но пока не
произойдет крупный технологический рывок, проводные се-
ти будут обладать значительно большей пропускной спо-
собностью. Впрочем, мобильные устройства предназначены
для приема и передачи сообщений, поэтому осуществлять
на них прием видеосигналов не только дорого, но и, по
меньшей мере, просто странно.
Беспроводные сети, которые помогут нам поддерживать
связь и в дороге, сформируются на базе современных сис-
тем сотовой связи и нового, альтернативного вида бесп-
роводной телефонной службы, называемой PCS (Personal
Communications Service - служба персональной связи).
Когда в пути Вам понадобится какая-то информация с до-
машнего или офисного компьютера, через портативное ин-
формационное устройство Вы подключитесь к беспроводному
участку магистрали, затем соответствующий коммутатор
соединит его с нужным кабельным участком, а там - с
компьютером или сервером в Вашем доме или офисе, и в
результате Вы получите запрошенные сведения.
Кроме того, будут действовать и локальные, менее до-
рогие виды беспроводных сетей, доступные в рамках
предприятий и в большинстве домов. Эти сети позволят
Вам подсоединяться к магистрали или к Вашей компьютер-
ной системе без дополнительной оплаты услуг (в границах
определенной дальности). В локальных беспроводных сетях
будет применяться технология, отличная от технологии
глобальных беспроводных сетей. Однако портативные ин-
формационные устройства сами выберут наиболее дешевую
сеть из числа доступных им в данный момент, и пользова-
тель не заметит никаких технологических особенностей. А
домашние беспроводные сети позволят заменить пульт дис-
танционного управления карманным компьютером.
Беспроводная связь вызывает очевидную озабоченность:
будет ли она конфиденциальна и безопасна, поскольку ра-
диосигналы можно легко перехватить. Но ведь и проводные
сети не исключают такой возможности. Поэтому программ-
ное обеспечение магистрали будет шифровать передаваемую
информацию, чтобы избежать чужих глаз и ушей.
Правительства всех крупных государств уже давно
стремятся обеспечить полную конфиденциальность информа-
ции - как по экономическим, так и по военным соображе-
ниям. Необходимость в защите (или взломе) персональных,
коммерческих, военных или дипломатических сообщений
привлекает к этой проблеме уже несколько поколений са-
мых крупных умов. Расшифровка кода всегда доставляет
большое удовлетворение. Чарлз Беббидж, который в сере-
дине 1800-х годов добился грандиозных успехов в искусс-
тве расшифровки, писал: "Расшифровка, на мой взгляд,
одно из самых пленительных искусств, и боюсь, что я
потратил на нее больше времени, чем она того заслужива-
ет". Увлекательность этого занятия я почувствовал еще в
детстве, когда мы, как и все дети, играли с простыми
шифрами. Мы шифровали записки, заменяя одну букву алфа-
вита другой. Если приятель присылал мне код, который
начинался как "ULFW NZXX", то нетрудно было догадаться,
что это означало "DEAR BILL" и что вместо D подставлена
U, вместо E - L и т.д. Располагая семью буквами, ос-
тальной текст записки можно прочитать уже очень быстро.
Прошлые войны заканчивались для кого-то победами,
для кого-то поражениями отчасти и потому, что у боль-
шинства сильных держав не было тех криптологических
мощностей, которые сегодня есть у эрудированного школь-
ника с персональным компьютером. А вскоре любой ребенок
- в том возрасте, когда он уже способен пользоваться
персональным компьютером, - сможет передавать сообще-
ния, зашифрованные так, что ни одно государство не смо-
жет быстро его раскодировать. Это одно из последствий
повсеместного распространения фантастической вычисли-
тельной мощи.
При отправке по информационной магистрали какого-то
сообщения Ваш компьютер или другое информационное уст-
ройство "поставит" на нем цифровую подпись, которую
применять можете только Вы, и зашифрует сообщение так,
чтобы его сумел прочитать только Ваш адресат. В сообще-
нии может содержаться информация любого вида, в том
числе речь, видео или цифровые деньги. Получатель будет
уверен (почти на 100%), что сообщение исходит именно от
Вас, что оно отправлено точно в указанное время, что
оно не поддельное и что никто другой не расшифровал
его.
Механизм, который позволит это реализовать, базиру-
ется на математических принципах, в том числе на так
называемых "необратимых функциях" (one-way functions) и
"шифровании по общему ключу" (public-key encryption).
Это весьма "продвинутые" концепции, так что я обрисую
их лишь в самых общих чертах. Главное, запомните: нес-
мотря на техническую сложность этой системы, пользо-
ваться ею будет чрезвычайно просто. От Вас потребуется
всего лишь сообщить информационному устройству, что
именно Вы хотите сделать, а остальное - дело техники.
Необратимая функция - нечто, что сделать гораздо
легче, чем отменить. Например, Вам разбивают оконное
стекло; этот процесс тоже описывается необратимой функ-
цией, правда, бесполезной для шифрования. В криптогра-
фии же применяется тот вид необратимых функций, который
позволяет легко отменить действие, если известна некая
дополнительная информация, и в то же время крайне зат-
рудняет отмену при отсутствии подобной информации. В
математике существует целый ряд таких необратимых функ-
ций. Одна из них связана с простыми числами, которые
дети изучают в школе. Простое число нельзя поделить без
остатка ни на какое другое число, кроме единицы и само-
го себя. В первой дюжине следующие простые числа: 2, 3,
5, 7 и 11. Числа 4, 6, 8 и 10 простыми не являются,
поскольку всех их можно разделить на 2 без остатка. А
число 9 не относится к простым, потому что делится без
остатка на 3. Простых чисел существует великое множест-
во, и, когда перемножают два таких числа, получают зна-
чение, которое делится без остатка только на эти же
простые числа. Например, перемножив 5 и 7, Вы получите
35, и это значение можно разделить без остатка только
на 5 и 7. Поиск простых чисел называется в математике
"разложением на множители".
Умножить простые числа 11927 на 20903 и получить ре-
зультат 249310081 совсем нетрудно, куда сложнее восста-
новить два его множителя - простые числа. Тут-то и про-
является эффект необратимой функции - сложность разло-
жения чисел на множители, что и лежит в основе самой
изощренной на сегодняшний день криптографической систе-
мы. Даже самые мощные компьютеры тратят немало времени
на разложение действительно крупного произведения на
составляющие его простые числа. В системе кодирования,
основанной на разложении на множители, используются два
разных ключа: один для шифровки сообщения, а второй -
отличный от первого, но связанный с ним, - для расшиф-
ровки. Располагая только ключом шифрования, сообщение
легко закодировать, но раскодировать его в пределах ра-
зумного времени практически невозможно. Расшифровка
требует отдельного ключа, доступного только определен-
ному получателю сообщения - точнее, компьютеру получа-
теля. Ключ шифрования основан на произведении двух ог-
ромных простых чисел, а ключ дешифрования - на самих
этих простых числах. Компьютер способен формировать но-
вую пару уникальных ключей буквально в мгновение ока,
ему ведь ничего не стоит сгенерировать два больших
простых числа и перемножить их. Созданный таким образом
ключ шифрования можно без особого риска сделать общим,
учитывая, насколько сложно даже другому компьютеру раз-
ложить его на составные простые числа и тем самым полу-
чить ключ дешифрования.
Практически этот вид шифрования встанет в центр сис-
темы защиты на информационной магистрали. Весь мир бу-
дет во многом полагаться на эту сеть, поэтому значи-
мость должного уровня защиты информации очевидна. Ин-
формационную магистраль можно сравнить с сетью почтовых
предприятий, где у каждого есть свой бронированный поч-
товый ящик с не поддающимся взлому замком. В щель поч-
тового ящика любой может опустить письмо, но только у
владельца этого ящика есть ключ, который позволит дос-
тать оттуда корреспонденцию. (Некоторые правительства,
наверное, будут настаивать, чтобы у каждого почтового
ящика была вторая, запасная дверца с отдельным ключом,
который бы хранился у какой-то правительственной орга-
низации, но мы пока не станем обращать внимания на по-
литические соображения, а сосредоточимся на защите,
обеспечиваемой программными средствами.)
Каждый пользовательский компьютер (или другое инфор-
мационное устройство) на основе простых чисел будет ге-
нерировать ключ шифрования, сообщаемый всем желающим, и
ключ дешифрования, известный только конкретному пользо-
вателю. Вот как это будет выглядеть на практике. У меня
есть информация, которую я хочу Вам передать. Моя сис-
тема (на базе информационного устройства или компьюте-
ра) отыскивает Ваш общий ключ и с его помощью шифрует
сообщение перед посылкой. Никто, кроме Вас, это сообще-
ние прочитать не сможет, несмотря на то что этот ключ
давно стал достоянием гласности. Почему ? А потому, что
принадлежащий Вам общий ключ не содержит информацию,
необходимую для дешифрования. Вы получаете сообщение, и
компьютер декодирует его на основе личного ключа, соот-
ветствующего общему.
Но вот Вы захотели ответить на послание. Ваш компь-
ютер отыскивает общий ключ и с его помощью кодирует от-
вет. Никто другой это сообщение не сумеет прочитать,
невзирая на то что уж этот ключ - точно общий. И тем не
менее только я один узнаю содержание Вашей записки, по-
тому что только у меня есть личный ключ дешифрования.
Такая система весьма практична, поскольку никому не
придется заблаговременно обмениваться ключами.
Насколько велики должны быть простые числа и их про-
изведения, чтобы необратимая функция работала по-насто-
ящему эффективно ?
Концепция шифрования по общему ключу изобретена Уит-
филдом Диффи (Whitfield Diffie) и Мартином Хеллманом
(Martin Hellman) в 1977 году. Чуть позже другая группа
ученых в области компьютерных наук, Рон Ривест (Ron Ri-
vest), Ади Шамир (Adi Shamir) и Леонард Эдельман (Leo-
nard Adelman), стала использовать разложение произведе-
ний простых чисел на множители как часть того, что те-
перь известно под названием "криптосистема RSA" (где
RSA - первые буквы фамилий этих ученых). Они считали:
чтобы разложить 13О-разрядное произведение простых чи-
сел на множители, понадобятся миллионы лет - независимо
от вычислительных мощностей. Для доказательства они
предложили всем скептикам найти 2 множителя в 129-раз-
рядном числе (среди тех, кто имеет отношение к криптог-
рафии, его называют RSA 129):
114 381 625 757 888 867 669 235 779 976 146 612 010
218 296 721 242 362 562 561 842 935 706 935 245 733 897
830 597 123 563 958 705 058 989 075 147 599 290 026 879
543 541
Ученые были уверены, что сообщение, зашифрованное
ими с помощью этого общего ключа-числа, никогда не
удастся прочитать. Но они то ли проигнорировали закон
Мура (согласно которому, как я рассказывал во второй
главе, вычислительная мощность компьютеров постоянно
возрастает), то ли просто не ожидали такого успеха пер-
сональных компьютеров (который привел к колоссальному
росту компьютерного парка и пользователей во всем ми-
ре). Так или иначе, в 1993 году более 600 ученых, не
считая энтузиастов со всего мира, начали биться над
этим 129-разрядным числом, координируя работу своих
компьютеров по Internet. И менее чем за год они разло-
жили это число на множители: одно число оказалось
64-разрядным, а другое - 65-разрядным. Эти простые чис-
ла выглядели так:
3 490 529 510 847 650 949 147 849 619 903 898 133
417 764 638 493 387 843 990 820 577
и
32 769 132 993 266 709 549 961 988 190 834 461 413
177 642 967 992 942 539 798 288 533
А зашифрованная фраза гласила: "The magic words are
squeamish аnd ossifrage" ("Волшебные слова: разборчивый
и скопа").
Первый урок, который следует извлечь из этой исто-
рии: 129-разрядный общий ключ маловат для шифрования
действительно важной и секретной информации. А второй -
не следует слишком уж полагаться на надежность криптог-
рафической защиты.