Удивительный интернет. Марк Блау
очевидностью демонстрировала ненадежность иерархически организованной системы связи. При повреждении узла связи выходят из строя все связанные с ним линии. «Выбивание» любого узла в системе связи с иерархической структурой (на рисунке – схема а) приводит к тому, что все нижестоящие узлы глохнут, слепнут и немеют. «Выбивание» самого верхнего узла (условно говоря, Генерального штаба) делает бесполезной всю систему связи. Если учесть, что повреждений в системе может быть несколько и на разных уровнях, время восстановления работоспособности иерархической системы драматически возрастает.
Децентрализация системы связи, то есть дублирование некоторых узлов и линий связи, увеличивает общую надежность, но не намного.
А вот распределенная сеть связи (схема б) оказалась очень надежной. Каждый узел в такой сети связан линиями с несколькими соседними узлами. Здесь нет «главных» и «подчиненных» узлов. Если граф централизованной сети по своему внешнему виду напоминает перевернутое дерево (или, по другой терминологии, «веник»), то граф распределенной сети похож на рыболовную сеть с множеством ячеек. Так что сложнее: сломать «веник» или разорвать «невод»?
С помощью компьютерного моделирования П. Бэрен и его группа проанализировали устойчивость распределенной сети с одинаковым количеством линий связи для каждого узла. По ходу моделирования случайным образом повреждались некоторые узлы. После этого считался общий процент узлов, так или иначе доступных для передачи данных. Оказалось, что в распределенной сети, где каждый узел связан не менее чем с тремя соседями, даже при повреждении 50 % узлов сохраняется достаточное количество линий связи для того, чтобы можно было передать сообщение между двумя любыми узлами сети, если не прямо, то окольным путем. В распределенной компьютерной сети всегда отыщется такой путь, и, как правило, не один.
Графические модели систем связи
На этом основана другая идея П. Бэрена – о коммутации пакетов (packet switching). Он предложил передавать по линиям связи не аналоговые, а цифровые сообщения, разбивая их на небольшие равные порции, пакеты. Передача таких пакетов по сети должна была производиться одновременно по разным путям, а в пункте назначения сообщение заново собиралось бы из пришедших пакетов. Такой способ одновременно уменьшал общее время передачи сообщения и повышал надежность передачи.
Правда, чтобы эта идея заработала, каждый узел распределенной сети должен был иметь специальную аппаратуру для коммутации (перенаправления) пакетов в соответствии с определенным алгоритмом и отдельный узел для превращения аналогового сигнала в цифровой и обратно.
Фактически в предыдущем абзаце в одном предложении – хоть патентуй! – описан принцип работы сотовой связи. Без сотовых сетей и мобильных телефонов мы не можем себе представить современную жизнь. Но в начале 1960-х годов ни одна из телефонных компаний (а линии связи тогда были в основном телефонными)