Евангелие от Матфея, глава 20, стих 16
Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем (OSI/ISO) была принята организацией МККТТ в 1980г. (Х.200) и ISO в 1984г. (ISO-7498). Абстрактно, модель OSI/ISO выглядит безупречно: каждый из 7-ми уровней выполняет свои индивидуальные функции -- это должно было повысить эффективность при реализации всей системы.
При этом необходимо учитывать, что нижние 3 уровня (в качестве своеобразного фундамента) были взяты от уже действующих сетей с коммутацией пакетов Х.25 (стандарт МККТТ 1976г), в которых, кроме физического, использовались еще два протокола: один -- для передачи данных (Х.25/2), другой -- для коммутации пакетов (Х.25/3).
Все сети с коммутацией пакетов успешно работали в прошлом и работают в настоящее время, - это, прежде всего, Интернет, использующий протокол 3 уровня -- IP. Однако, после появления ряда предложений по использованию протокола Ethernet в глобальных сетях, возникла необходимость в рассмотрении самой истории создания сетей с коммутацией пакетов с самого начала (или, как говорят аналитики, -- "ab ovo").
История создания сетей с коммутацией пакетов
В соответствие с теорией коммутацией пакетов, предложенной Л. Клейнроком еще в 1961г, все сообщение, которое необходимо передать по глобальной коммутируемой сети, разбивалось на пакеты, - фрагменты информации, в заголовке которых находились Адрес Назначения (АН) и Адрес Отправления (АО). При этом предполагалось, что пакеты будут самостоятельно передаваться по сети и, возможно, по разным маршрутам.
Но это, как говорится, в теории, - а на практике для организации физической передачи пакета по каналу (без потери информации) необходимо:
- во-первых, обеспечить передачу перед пакетом служебной последовательности сигналов (Преамбулу) для организации синхронизации Передатчика и Приемника, причем она должна заканчиваться специальной последовательностью – "флагом", определяющим начало приема самого пакета,
- во-вторых, необходимо проверять правильность передачи самого пакета, которая обеспечивается с помощью подсчета Циклической Контрольной Суммы (ЦКС) во время приема пакета и сверкой ее со значением, записанным в "хвостовике" длиной в 4 байта.
Если бы данная сеть создавалась "с чистого листа", то к пакету напрямую была бы присоединена упомянутая выше служебная информация, формируя гибридный кадр, что привело бы к созданию глобальной сети с ретрансляцией кадров, в которой передача данных и коммутация производилась бы с помощью одного протокола 2 уровня, в то время как 3 уровень полностью отсутствует.
Однако, сеть с коммутацией пакетов создавалась в условиях существования централизованных систем передачи данных, поэтому, с целью сохранения сотен миллионов долларов инвестиций, вложенных в тысячи километров каналов передачи данных, сам пакет целиком был инкапсулирован в информационное поле кадра передачи данных, формат которого включал заголовок, содержащий только один адрес (следующего узла в звене данных) длиной в 1 байт. Этот принцип "инкапсуляции" и был положен в основу формирования 7-уровневой модели OSI/ISO. Таким образом, наличие 3 уровня в сетях с коммутацией пакетов (равно, как и сетевого уровня в 7-уровневой модели OSI/ISO) является необязательным, а его появление определяется чисто конъюнктурными соображениями.
Простота эволюционного перехода от централизованных систем передачи данных к распределенным (коммутируемым) сетям оказалась "хуже воровства", так как в каждом узле коммутации сети необходимо было проводить своеобразную "перлюстрацию" принятого кадра: из него извлекался пакет, по его глобальному АН определялся адрес следующего узла по маршруту передачи и затем формировался новый кадр, в информационное поле которого помещался пакет, и проводилось вычисление новой ЦКС.
Тем не менее, коммутация пакетов (несмотря на явные издержки) стала главенствующей технологией XX века, а сеть Интернет стала компьютерной сетью общего пользования (де-факто) и на многие годы освободила все государства (которые все еще не понимают, что это временно) от создания новой коммуникационной инфраструктуры.
В то же время, ряд неустранимых недостатков, таких, как ограниченность адресного пространства протокола IPv4, низкий уровень безопасности, наличие неуправляемого трафика (спама), возможность несанкционированного доступа и др., - не позволяют считать Интернет перспективой для построения Информационного общества.
В настоящее время в некоторых странах (и организациях) уже осуществлен переход на протокол IPv6, в котором IP- адрес был увеличен до 128 бит, но, тем не менее, это решение можно признать прямолинейным ("силовым"), так как оно было сделано без пересмотра самой сетевой технологии.
Многочисленные факты говорят о том, что существующие сети с коммутацией пакетов достигли вершины свого развития.
Анализ временного развития любых технологий имеет вид S – образной кривой, которая имеет 3 участка:
- начальный (пологий) участок, когда вкладываемые ресурсы в новую технологию еще не дают хорошей отдачи,
- участок резкого роста, когда дополнительные вложения дают существенное увеличение отдачи,
- участок насыщения, когда настало время направлять ресурсы на новые исследования. (Подробности можно найти в книге Т. Куна "Структура научных революций")
Альтернатива – технология Ethernet
Новые технологии зарождаются еще в период расцвета существующих технологий, и это относится в полной мере к технологии Ethernet. Протокол Ethernet был предложен в конце 70-х годов прошлого века для решения локальной задачи – объединения нескольких ПК в Локальную Вычислительную Сеть (ЛВС) для совместных вычислений.
Так как сети Ethernet создавались с "чистого листа", то здесь удалось сделать то, что не удалось в сетях с коммутацией пакетов - после формирования пакета к нему сразу же добавлялись Преамбула и ЦКС, т.е. формировался гибридный кадр, предназначенный как для передачи по каналам связи, так и для коммутации в узлах сети. При этом МАС-адрес для АН и АО имеет длину 48 бит (против 32 бит IP-адреса), что позволяет адресовать в сети более 70 триллионов узлов, и это снимает, кроме всего прочего, и проблему нехватки адресов, возникшую в Интернет.
Чтобы "втиснуть" протоколы Ethernet в "прокрустово ложе" 7-уровневой модели было принято "соломоново решение": 2-й уровень был разбит на два подуровня, - МАС-уровень, обеспечивающий как передачу данных, так и коммутацию в узлах сети, и LLC-уровень, обеспечивающий надежный транспорт данных по сети. Это волевое решение полностью дискредитирует принцип построения 7-уровневой модели -- однозначное определение функций каждого уровня -- и подтверждает вывод, сделанный выше, о необязательности наличия 3 (сетевого) уровня.
Протокол Ethernet потенциально мог бы стать основой для построения компьютерных сетей различных размеров (вплоть до глобальных) по технологии ретрансляции кадров Ethernet, однако, для этого есть единственное препятствие – наличие широковещательного режима передачи.
В этом режиме широковещательный кадр передается на все выходные порты в узлахкоммутируемой сети, что может привести к т.н. "широковещательному шторму" в сетях, имеющих петлевые структуры, а такие структуры являются необходимым атрибутом глобальных сетей.
В Локальных Сетях Ethernet Нового Поколения (ЛСНП) с целью повышения эффективности был осуществлен переход к полностью коммутируемым сетям, - и при этом исчезла сама сущность протокола Ethernet – "Множественный доступ с прослушиванием канала и разрешением коллизий (CSMA/CD)". Переход от одноранговых сетей с вещательным принцип передачи, к полностью коммутируемым сетям, с индивидуальным направлением кадров адресатам, то есть к схеме с устройством-посредником, запрещающим передачу "широковещательного" трафика в магистральную сеть, снимает ограничения на использование протокола Ethernet в глобальных сетях.
7-ми уровневая модель OSI/ISO (подобно "вавилонской башне") начала разрушаться. На верхних уровнях организация IETF, разрабатывающая стандарты Интернет, уже ввела в действие стандарты SIP, выполняющий функции 5-го (сеансового) уровня, и SDP, выполняющий функции 6-го уровня(уровень представлений), но разместила их на 7-м (прикладном) уровне. Использование протокола Ethernet как в локальных, так и в глобальных сетях делает лишним 3-й (сетевой) уровень. Все это означает окончательное крушение 7-ми уровневой модели OSI/ISO. Можно констатировать, что эта модель не выдержала испытания временем.
Это можно сказать и по поводу и других стандартов (ISDN, B-ISDN, IT, ATM), которые, несмотря на многомиллиардные затраты дальше опытных районов не продвинулись и останутся в истории в виде памятников неэффективной работы ITU.Та же участь ждет и Рекомендации ITU (Y.2001. и Y.2011, 2004г), определяющие технологию коммутации пакетов (IP), как основу для создания Сетей Следующего Поколения (NGN), - особенно нелепы эти действия в рамках работ по преобразованию современных телефонных сетей с коммутацией каналов в мультисервисные сети с коммутацией пакетов.
Данные Рекомендации являются запоздалой попыткой ITU организовать "IP-революцию" в XXI веке, а фактически представляют собой рекомендации к внедрению морально устаревших технологий, что уже, к сожалению, реализовано в некоторых странах, в том числе и в России. Все эти действия ITU нарушают известный постулат средневекового философа Оккама: "Сущности не следует умножать сверх необходимости", который часто называют законом "экономии мышления" (но, как известно, монополистам закон не писан).
Грядущая Ethernet – революция
Между тем, нет никаких препятствий к началу "Ethernet - революции", основанной на использовании технологии ретрансляции кадров Ethernet (IEEE802.3) как в локальных, так и в глобальных сетях, во всех странах и, прежде всего, в России, где автором еще 1993г. в докладе "Реализация новой парадигмы компьютерных коммуникаций – ключ к эффективной информатизации общества" на 3-м Российском Форуме "Будущее Электронных Коммуникаций" было предложено использовать протокол Ethernet для построения как локальных, так и глобальных сетей
В дальнейшем работы в этом направлении были продолжены: было получено 5 патентов РФ и опубликованы 14 статей в открытой печати, в т.ч.статья InterEthernet: пути построения глобальной сети связи нового поколения, в которой дано подробное описание технических аспектов по ее реализации.
Процесс построения InterEthernet будет включать два этапа:
1 Этап - построение ЛСНП на всех предприятиях и во всех учреждениях.
2 Этап – процесс построения InterEthernet, включающий объединение всех ЛСНП в сети общего пользования. При этом все сети (в т.ч. и ЛСНП) на всех этапах построения будут находиться в едином мировом адресном пространстве.
Как всякая революция, Ethernet-революция окажет большое влияние на многие процессы в России и, прежде всего, на ускорение построения Информационного Общества, построение которого может занять многие десятилетия, однако, мудрые китайцы говорят: "Дорога в десять тысяч ли начинается с первого шага", - и этот шаг заключается в построении ЛСНП, и Россия может стать лидером на этом пути.
Но это, как говорится, в будущем, а пока же остается надеяться на здравый смысл, который, наконец- то, возобладает в верхних эшелонных власти, что позволит прекратить пропаганду и внедрение в России морально устаревших сетей с коммутацией пакетов (IPv6, NGN), и начать полномасштабное внедрение российских технологий.
