Коммуникации
Коммуникации — это третья структурная часть из четырех, о которых мы говорили в начале, и по значимости она идет после аппаратных средств и программного обеспечения. Во многих аспектах именно с ними связано все самое интересное (зачастую в смысле старого присловья «Чтоб ты жил в интересные времена!»), потому что благодаря коммуникациям вычислительные устройства любых видов общаются между собой, обычно на пользу нам, но иногда и во вред. Большинство технологических систем в настоящее время объединяют аппаратное обеспечение, ПО и средства связи, так что все элементы, которые мы обсуждали, будут собраны воедино. Кроме того, из-за систем связи возникает большинство социальных вопросов, связанных с информатикой. Среди них – сложные проблемы конфиденциальности, безопасности и столкновения прав отдельных лиц, предприятий и правительств.
Мы дадим краткую историческую справку, поговорим о технологии проектирования сетей, а затем перейдем к интернету – их совокупности, по которой проходит большая часть глобального трафика между компьютерами. Далее мы затронем Всемирную паутину, которая в середине 1990-х годов превратила интернет из маленького сообщества пользователей (в основном технарей) в вездесущий сервис для всех. В конце мы уделим внимание приложениям, которые используют интернет, таким как электронная почта, онлайн-мага-зины и социальные сети, а также опасностям и мерам защиты.
Взаимодействие людей на больших расстояниях упоминается в самых ранних летописях. Сообщались они, полагаясь на огромную изобретательность и поразительно разнообразные физические механизмы. Любой пример такого общения сопровождается какой-нибудь увлекательной историей, которая заслуживала бы изложения в отдельной книге.
На протяжении тысячелетий послания передавали бегуны на длинные дистанции. В 490 году до н. э. Фидиппид пробежал 26 миль (42 км) от поля битвы при Марафоне до Афин, чтобы принести весть о великом триумфе афинян над персами. К сожалению, как сказано в легенде, он только прохрипел: «Радуйтесь, мы победили» – и умер.
Геродот указывал, что примерно в то же время в Персидской империи действовала система доставки сообщений конными курьерами. Его слова в 1914 году начертали на (теперь уже бывшем) здании главного почтамта на Восьмой авеню в Нью-Йорке: «Ни снег, ни ливень, ни зной, ни даже ночная пора не могут помешать каждому всаднику проскакать во весь опор назначенный отрезок пути»[54]. Известно, что курьеры «Пони-экспресс» перевозили почту на расстояние 1900 миль (3000 км) между Сент-Джозефом, штат Миссури, и Сакраменто, штат Калифорния, и стали иконой американского Запада, хотя сама компания просуществовала менее двух лет, с апреля 1860 по октябрь 1861 года.
Сигнальные огни и костры, зеркала, флаги, барабаны, почтовые голуби и даже человеческие голоса – все это долгое время использовалось для общения на расстоянии. Например, слово stentorian[55] происходит от греческого stentor – названия человека, который выкрикивал сообщения, разносящиеся по узким долинам.
Есть ранняя механическая система, известная не так хорошо, как она того заслуживает. Это оптический телеграф, который независимо друг от друга изобрели Клод Шапп во Франции (около 1792 года) и Абрахам Эделькранц в Швеции70. В нем применялась сигнальная система, основанная на механических затворах и рычагах, а сами устройства размещали на башнях, как показано на рис. III. 1.
Оператор получал сигналы, поступающие с соседней вышки с одной стороны, и отправлял их на следующую с другой стороны. Рычаги и затворы могли принимать только определенное количество положений, поэтому оптический телеграф представлял собой настоящее цифровое устройство. К 1830-м годам на большей части Европы и в некоторых районах США появилась разветвленная сеть таких башен. Их ставили с промежутками примерно 10 км (6 миль), а скорость передачи составляла несколько символов в минуту. Согласно одному источнику, чтобы преодолеть расстояние от Лилля до Парижа (230 км, или 140 миль), отправленному символу требовалось около 10 минут.
Рис. 111.1. Станция оптического телеграфа71
Проблемы, с которыми сталкиваются системы связи в наше время, проявлялись еще в 1790-х годах. Требовались стандарты для отображения информации, обмена сообщениями, а также выявления и исправления ошибок. Доставлять сообщения быстро всегда было затруднительно, хотя короткие послания доходили с одного конца Франции на другой всего за пару часов. Также возникали сложности с безопасностью и конфиденциальностью. В главе 61 «Графа Монте-Кристо», опубликованного в 1844 году, Александр Дюма пишет, как главный герой подкупил телеграфиста, чтобы тот отправил в Париж поддельную депешу, и это привело к финансовому краху злодея-банкира, барона Данглара. Вот вам прекрасный пример атаки через посредника.
При эксплуатации оптического телеграфа возникала по меньшей мере одна серьезная проблема: его удавалось использовать только при хорошей видимости, но не ночью или в плохую погоду. Электрический телеграф, изобретенный Сэмюэлем Морзе в 1830-х годах, заработал в 1840-м и уничтожил оптического предшественника всего за десять лет. Вскоре главные города США соединила коммерческая телеграфная связь: в 1844 году заработала первая линия между Балтимором и Вашингтоном, а уже в 1858-м по дну океана проложили первый трансатлантический кабель. Появление электрического телеграфа породило такие же надежды, ожидания и разочарования, которые мы испытали в начале интернет-бума и краха доткомов в конце 1990-х годов. Люди наживали и теряли состояния, совершались мошенничества, оптимисты предсказывали наступление мира и взаимопонимания на всей планете, а реалисты понимали, что все это уже происходило раньше, хотя и в немного ином виде72. Слова «Ну, теперь-то всё иначе», бывают правдивы редко, если вообще когда-либо бывают.
История гласит, что в 1876 году Александр Грейам Белл всего на несколько часов опередил Элиша Грея, когда подал в патентное ведомство США заявку, описывающую его изобретение[56] – телефон, – хотя точная последовательность событий до сих пор не установлена. Телефон развивался на протяжении следующих ста лет и совершил революцию в средствах связи, хотя не привел к миру и взаимопониманию на всей планете. Теперь люди могли напрямую разговаривать между собой, причем им не требовались какие-то особые навыки. Стандарты и соглашения между телефонными компаниями позволяли соединять практически любые два аппарата в мире.
Телефонная система процветала в течение долгого периода сравнительной стабильности. Она передавала только голос человека. В среднем разговор длился три минуты, поэтому то, что соединение устанавливалось несколько секунд, не имело большого значения. Номер телефона служил уникальным идентификатором и довольно точно определял географическое положение. Пользовательский интерфейс был безыскусным: простые черные аппараты с поворотным диском. Сейчас они почти исчезли, и память о них сохранилась только в выражениях «набрать номер» или «взять трубку». Телефоны прошлого – полная противоположность нынешним смартфонам. Вся интеллектуальная обработка происходила в сети, а пользователь мог только набрать номер, чтобы послать вызов, ответить при звонке или попросить оператора-человека о выполнении более сложных услуг. На рис. III.2 показан телефон с поворотным диском для набора номера, стандарт для таких аппаратов на протяжении многих лет.
Рис. 111.2. Телефон с дисковым номеронабирателем (фото любезно предоставлено Дмитрием Каретниковым)
В работе телефонной системы уделялось внимание двум ключевым ценностям: высокой надежности и гарантированному качеству обслуживания. В течение 50 лет, если кто-то поднимал трубку, раздавались «гудки» (еще один пережиток прошлого в речи), звонок всегда проходил, вы отчетливо слышали человека на другом конце, и так продолжалось, пока обе стороны не вешали трубку. Возможно, у меня радужное представление о телефонной системе, поскольку я более тридцати лет проработал в Лабораториях Белла, входящих в состав Американской телефонно-телеграфной компании (AT&T), и наблюдал много перемен изнутри, пусть и далеко от центра событий. С другой стороны, я определенно скучаю по почти идеальной надежности и более четкой слышимости, которые отмечались до появления сотовых телефонов73.
Последняя четверть XX века стала периодом стремительных изменений телефонной системы в части технологий, взаимодействия с обществом и политики. Модель трафика изменилась с распространением факсимильных аппаратов в 1980-х годах.
Также стала привычной связь между компьютерами с применением модемов для преобразования битов в звук и наоборот. Как и факсимильные аппараты, они использовали звук для передачи цифровых данных через аналоговую телефонную систему. Новые технологии позволяли быстрее устанавливать соединения, отправлять больше информации (в частности, по оптоволоконным кабелям, как внутри страны, так и через океаны) и кодировать всё в цифровую форму. Еще более кардинально характер использования поменялся с появлением «мобилок», и сегодня они настолько прочно доминируют в телефонии, что многие люди отказались от проводной связи дома.
В политическом плане произошла всемирная революция, поскольку господство в телекоммуникационной отрасли перешло от жестко регулируемых компаний и государственных служб к нерегулируемым частным конторам. Вследствие этого вспыхнула открытая конкуренция, что привело к резкому снижению доходов старых телефонных фирм и взлету (и зачастую падению) новых игроков.
Сегодня телекоммуникационные компании продолжают бороться с угрозами, исходящими от новых систем связи (в первую очередь тех, которые работают через интернет), и часто сталкиваются с уменьшением прибыли и доли рынка. Одна из опасностей связана с интернет-телефонией. Отправить цифровой голос через Всемирную паутину стало просто. Сервисы вроде Skype идут еще дальше, предлагая бесплатно передавать голос и изображение между компьютерами, а также звонить через интернет на обычные телефоны по ничтожной цене – обычно гораздо более низкой, чем взимают действующие телефонные компании, особенно в случае международной связи. Зловещие предзнаменования этого появились давно, но не все их заметили. Я помню, как мой коллега в начале 1990-х сказал руководству AT