Интервью: человек, который придумал Интернет

— Как Вы придумали интернет?

Начальный импульс этому процессу, как ни странно, дала не наша, а ваша страна. В октябре 1957 года СССР запустил первый искусственный спутник Земли, и эта новость в США произвела эффект разорвавшейся бомбы. Как ответный шаг было организовано агентство Advanced Research Projects Agency (ARPA), задачей которого стало применение различных научных и технологических разработок в оборонных целях. В том числе и использование компьютеров в структуре военного командования и управления.

И вот в 1970-х вместе с Бобом Каном мы по заказу ARPA стали заниматься небольшим проектом. В то время уже существовали компьютеры, объединенные в сети, но каждый производитель использовал свои собственные протоколы передачи информации. Военные не хотели стать заложниками какого-то одного производителя, и потому нашей задачей стала разработка общих стандартных сетевых протоколов, которые позволяли бы обмениваться информацией через сети, независимо от их размера, производителя оборудования и программного обеспечения. Это конкретная инженерная задача, мы не ставили перед собой цель изменить мир.

Наша идея состояла в том, чтобы использовать принципиально отличную от телефонной архитектуру. Телефонная сеть основана на коммутации каналов: когда вы набираете номер, между двумя телефонами создается прямой канал. Мы же работали над сетью ARPANET с коммутацией пакетов — принципом, который обещал намного более широкие возможности.

— В чем состоит принцип сети с коммутацией пакетов?

Представьте, что у вас есть толстая книга и вам нужно передать содержащуюся в ней информацию своему другу в другом городе, и при этом единственное, что у вас есть под рукой, — это почтовые открытки. Вы вырываете из книги все страницы, каждую разрезаете на части, чтобы она поместилась на открытке, пишете свой адрес и адрес получателя. Потом нумеруете открытки, делаете копию каждой (на случай, если потеряется) и бросаете их все в почтовый ящик.

Так вот, пакеты в протоколе, который сейчас называется Internet Protocol (IP), — это полный аналог открыток. Они также имеют адрес отправителя и получателя и несут некоторую информацию, также не обязательно приходят к адресату в том же порядке, в котором вы их отправили. Когда вы бросаете открытку в ящик, нет гарантии, что адресат ее получит, и в случае с пакетом тоже (это называется принципом «наилучшей попытки»).

Но систему можно сделать надежной, если поверх этой технологии положить еще один слой (сейчас он называется Transmission Control Protocol, TCP). Поскольку вы не знаете, все ли открытки дошли, вы просите получателя прислать вам ответную открытку (пакет) со списком всех открыток, которые он получил, и пересылаете копии недостающих еще раз. Но и ответная открытка со списком может потеряться — в этом случае вы просто начинаете слать все открытки заново. И так до тех пор, пока не получите подтверждения. Ну вот, теперь вы знаете, как работает интернет.

— Неужели все так просто?

Да, все просто. Но в этом принципе есть два очень важных критических решения, которые и предопределили популярность сети Интернет.

Первое — это то, что почтовая открытка (и пакет) не знает, какую информацию она несет: это могут быть текст, картинка, числа, уравнения, все что угодно. Все, что открытка (и пакет) знает, — это то, что она должна быть доставлена из точки А в точку Б. Следовательно, так можно передавать через сеть любую информацию, если договориться о том, что она означает. То есть для нового приложения не нужно менять архитектуру сети. Не нужно получать разрешение от каждого провайдера, который передает ваш трафик. Можно посылать и передавать данные из любого места сети.

Второй важный момент: почтовая открытка (и пакет) не знает, как ее доставляют к адресату — пешком, на лошади, поездом, судном, автомобилем или самолетом. Все, что имеет при этом значение, — что ее (возможно) довезут до адресата. За последние 40 лет технологии связи неоднократно менялись, но каждый раз удавалось организовать передачу пакетов поверх новой технологии, будь то телефонные провода, оптоволоконные кабели, мобильные радиоканалы, спутниковая или радиорелейная связь.

— Предполагали ли Вы, что сеть разовьется до нынешнего уровня?

И нет и да. Истина, как обычно, где-то посередине. Мы довольно долго экспериментировали с ARPANET, пока не нашли правильных решений. К тому моменту уже была изобретена электронная почта, персональные компьютеры, Ethernet, концепция гиперссылок и даже мобильная связь. Так что вряд ли можно считать интернет только моей (и Боба Кана) заслугой. Но благодаря нашему проекту все эти разработки получили возможность распространиться в глобальном масштабе.

Вообще появление сети Интернет — это типичный «черный лебедь», то есть концепция, описывающая очень редкое, маловероятное событие, которое оказывает огромное влияние на дальнейший ход вещей. При этом ни само событие, ни его последствия не поддаются прогнозированию. Сам термин пришел из латыни, из цитаты древнеримского поэта Ювенала: rara avis in terris nigroque simillima cygno — «Хороший человек так же редок, как черный лебедь» (до XVII века черные лебеди не были известны в Европе).

Хорошим примером «черного лебедя» служат некоторые изобретения. Например, печатный пресс. До изобретения Гуттенберга мало кто умел читать — в этом просто не было никакой необходимости, ведь книги были большой редкостью. А когда они стали массовыми и доступными, грамотность стала быстро распространяться. Или возьмите маленький экономичный транзистор, заменивший громоздкую и прожорливую электронную лампу.

— Речь идет о революциях в области технологий?

Не только! Интернет серьезно повлиял на многие экономические модели. Скажем, в свое время газеты стали печатать на дешевой бумаге, цена снизилась, и большое количество людей смогли позволить себе покупать их каждый день. Благодаря большим тиражам газеты стали интересны рекламодателям, возникла огромная отрасль бизнеса. С появлением интернета эта модель меняется — теперь мы читаем новости не на бумаге, а на планшетах и смартфонах, а рекламодатели имеют возможность показывать каждому подписчику индивидуальную рекламу — собственно, это тот бизнес, который лежит в основе Google. Или, например, появление 3D-принтеров привело к интересной идее пересылать не саму вещь, а лишь ее чертежи. С развитием интернета многие понятия вообще теряют смысл — например, мы часто общаемся с друзьями или коллегами через сеть, даже не зная, в какой стране те находятся. Языковый барьер пока еще остается проблемой, но по мере развития технологий перевод можно будет делать в реальном времени, причем даже в достаточно экзотических случаях: представьте, что компьютер поможет в общении глухонемого со слепым. А дети, которые будут жить в новом мире, будут воспринимать все это как должное.

— С момента начала работы над ARPANET прошло 40 лет, сменилось несколько технологий связи. Подходит ли та архитектура сети, которую вы придумали изначально, к требованиям сегодняшнего дня?

Если брать аппаратную часть, то она, конечно, сильно изменилась. В начале 1970-х устройство коммутации пакетов было контейнером размером с холодильник, в тяжелом металлическом корпусе. А аппаратура для мобильного радиоканала, с которой мы тогда экспериментировали, занимала целый автобус. С самого начала мы пытались передавать по сети оцифрованный и сжатый с помощью алгоритма линейного предиктивного кодирования голос — и, как показали наши эксперименты, для этого было достаточно пропускной способности всего лишь в 1800 бит/с (против обычных «телефонных» 64 кбит/с). Хотя качество передачи голоса, конечно, оставляло желать лучшего — звучало это как будто после бутылки чего-нибудь достаточно крепкого. А 22 ноября 1977 года мы впервые продемонстрировали совместную работу мобильного радиоканала, спутникового канала и ARPANET — с помощью протоколов TCP/IP. Эти протоколы принципиально не изменились. Но, конечно, кое-какие ошибки потом пришлось исправлять.

— А какие ошибки вы допустили?

Ну, мы сильно недооценили рост сети. Поскольку каждое устройство в сети должно было иметь уникальный IP-адрес, нам надо было оценить количество нужных адресов. В 1973 году устройства были баснословно дорогими, а из сетей существовала только сама ARPANET. Мы решили оценить по верхней планке, сколько сетей национального масштаба будут подключены к Всемирной сети в будущем, и пришли к выводу, что вряд ли больше двух на страну. Количество стран мы приняли за 128. В результате количество всех сетей получилось равным 256, и в каждой из них могло быть 224 (чуть больше 16 млн) устройств. Сейчас в мире насчитывается более полумиллиона сетей, подключенных к сети Интернет, с различными операторами, бизнес-моделями, оборудованием, программным обеспечением, и единственное, что их объединяет, — это общие стандартные протоколы семейства TCP/IP. Количество устройств, подключенных к интернету, оценивается сейчас в 9 млрд (плюс еще 7 млрд мобильных устройств). Понятно, что IP-адреса должны были закончиться. Для исправления этой ошибки в середине 1990-х разработан новый стандарт IPv6, в котором имеется 2128 (3,4х10^38) адресов. Этого количества должно хватить надолго.

Правда, переход на IPv6 идет не так быстро, как мы ожидали: сейчас, через 17 лет после начала внедрения, IPv6 поддерживают лишь 2% устройств, но, как я ожидаю, к 2017 году мы перевалим за 50%. А до тех пор старый стандарт IPv4 и новый IPv6 будут использоваться параллельно.

— Это была единственная ошибка?

Нет, конечно. Как я уже говорил, мы с самого начала экспериментировали с передачей данных в радиосетях. При переходе из одной сети в другую устройству присваивается новый IP-адрес, куда должны адресоваться пакеты, — тут мы все придумали правильно. Но мы привязали слой TCP к IP-адресу, и вот это было ошибкой. Опять же, мы сильно недооценили темпы развития беспроводных сетей — тогда это казалось очень дорогой экзотикой, а отделение слоя TCP от слоя IP требовало большей длины заголовков пакетов — в общем, сэкономили на мелочах. Сейчас есть способы решения этих проблем — например, использование HIP (Host Identity Protocol).

— А что ждет интернет в будущем?

Где-то в районе 2009 года произошло знаменательное событие: количество подключенных к интернету устройств превысило количество пользователей (людей). Эта дата считается рождением новой концепции — «Интернета вещей», то есть сети, где вещей больше, чем людей. В ближайшем будущем эта тенденция даже усилится — к 2020 году к сети будет подключено 50 млрд устройств. Причем не только компьютеров, планшетов и смартфонов, но и совершенно бытовых вещей — фоторамок, микроволновок, стиральных машин, а также самых разных автоматических датчиков, образующих сенсорные сети, которые будут превращать вашу комнату, здание и даже город в умный и единый организм. Общаясь через сеть между собой и управляющими компьютерами, такие устройства смогут, например, сгладить пик энергопотребления — просто включая технику не одновременно, а по очереди. И это уже не фантастика, а вполне реальные коммерческие устройства. Вообще фантазия разработчиков, оснащающих устройства сетевыми интерфейсами, похоже, не имеет пределов. Лет десять назад я шутил, что скоро даже лампочки будут иметь возможность подключения к интернету. Эта шутка перестала быть шуткой пару лет назад — сейчас такую лампочку с беспроводным подключением к сети можно купить в магазине примерно за $20. Поэтому делать прогнозы даже на десять лет чрезвычайно сложно.