Введение

Введение

Or «Where Are We Going, and Why

Am I in This Handbasket?»

«Behold the beast, for which I have turned back;

Do thou protect me from her, famous Sage,

For she doth make my veins and pulses tremble».

«Thee it behoves to take another road»,

Responded he, when he beheld me weeping,

«If from this savage place thou wouldst escape;

Because this beast, at which thou criest out

Suffers not any one to pass her way,

But so doth harass him, that she destroys him…»

Dante's. Inferno. Canto I, as Dante meets Virgil (trans. Henry Wadsworth Longfellow)

Или «Куда мы идем, и почему я здесь оказался?»

«Созерцай чудовище, из-за которого я повернул обратно;

Ты защитишь меня от него, известный Мудрец,

Из-за него дрожат мои жилы и пульс».

«Тебе следовало бы выбрать другой путь, -

Ответил он, созерцая мой плач, -

Ты должен уйти из этого дикого места;

Потому что здесь чудовище, которого ты не переносишь,

Не позволяй никому попадаться ему на пути,

Потому что это нарушит его покой и он убьет смельчака…»

Данте. «Ад», Песнь 1. Как Данте встретил Вирджилия (транскрипция Генри Вадсворта Лонгфеллоу (Henry Wadsworth Longfellow))

«Зри: вот он, зверь, пред кем я отступил;

Спаси меня, мудрец, в беде толикой —

Я весь дрожу, и стынет кровь средь жил».

«Ты должен в путь идти другой, великий, —

Он отвечал, мой плач прискорбный зря, —

Чтоб избежать из сей пустыни дикой.

Сей лютый зверь, враждой ко всем горя,

На сей стезе – идущему преграда;

Ввек не отстал, души не уморя».

Данте Алигьери. «Божественная комедия» / Пер. с итал. М.: Просвещение, 1988

В компьютерных науках всегда соблюдается универсальное правило, которое утверждает, что не существует полностью масштабируемых решений. Другими словами, это означает, что если процесс с самого начала был предназначен для работы на небольших системах, то, не внося в него каких-либо изменений, его нельзя применить на большой системе, и наоборот. Системы управления базами данных, спроектированные для обработки нескольких десятков тысяч записей, оказываются бесполезными при необходимости обработать миллион записей. Текстовый процессор, предназначенный для обработки больших текстов, эквивалентных многостраничным книгам, становится неуправляемым и чересчур странным при его использовании для обработки электронной почты. Перечисленное – не просто артефакты искусства программирования (или его отсутствия). Это неизбежное следствие общего подхода к проектированию систем программирования, основанного на предположениях относительно области их будущего применения и тесно связанных с ними допущений, закладываемых при проектировании подобных систем. Лучшие конструктивные решения основаны на достаточно гибких предположениях, позволяющих сохранять работоспособность систем в самых различных, невероятных условиях. Но в любом случае это всего лишь предположения.

На долю протоколов TCP/IP выпал необыкновенный успех. Еще в конце 1990-х годов коммуникационных протоколов было больше. Но в результате конкурентной борьбы остальные протоколы были вытеснены. Не всегда это оценивается как катастрофа. Операционная система Windows 95 хотя и не по умолчанию, но достаточно хорошо поддерживала протоколы TCP/IP. Другими словами, в этой операционной системе протоколы TCP/IP в качестве основных протоколов по умолчанию не устанавливались. Во время ее создания в мире сетей доминировали протоколы IPX компании Novell и NetBIOS компаний Microsoft и IBM. Уже через каких-то три года ни один из этих протоколов в операционных системах по умолчанию не устанавливался. Операционная система Windows 98 по умолчанию поддерживает протоколы TCP/IP, отражая потребности обслуживаемых сетей.

Набор протоколов TCP/IP стал главным в операционных системах компании Microsoft только благодаря решению компании сохранить за собой лидирующие позиции в области поддержки сетей. В то время такой выбор казался довольно естественным и очевидным. Возможно, что кто-то доверился широкому распространению протоколов TCP/IP среди серверов UNIX, которые можно встретить повсюду в корпорациях и университетах. Или, может быть, так произошло благодаря наблюдавшемуся в то время экспоненциальному развитию Всемирной паутины (собранию гипертекстовых и иных документов, доступных по всему миру через сеть Интернет), основанной на стеке протоколов TCP/IP. Так или иначе, но оба ответа игнорируют главный вопрос, который лежит в основе сложившегося положения дел: «Почему?» Почему протоколы TCP/IP наиболее часто устанавливают на UNIX-серверах? Могут ли другие протоколы быть использованы в сети? Короче говоря, почему именно TCP/IP?

Конечно, успеху стека протоколов TCP/IP способствовало много факторов (в особенности следует отметить их практически свободное распространение и успешную реализацию BSD). Но, вне всякого сомнения, наиболее важную роль в организации сетей на их основе сыграло то, что можно сформулировать как «глобальный замысел, локальная маршрутизация».

Протокол NetBIOS не предусматривает концепции внешнего мира, непосредственно окружающего локальную сеть читателя. Для обработки данных других сетей в протоколе IPX предусмотрена возможность работы с сетями, отличающимися от локальной сети пользователя. Но при этом требовалось, чтобы каждый клиент заблаговременно находил и определял полный маршрут к адресату. Напротив, при использовании протокола TCP/IP каждому хосту достаточно лишь знать ближайшую очередную машину, входящую в полный путь пересылки данных. При этом предполагается, что все наиболее существенные действия по пересылке данных сеть выполнит сама. Если TCP/IP можно сравнить с общеизвестной почтовой службой отправки писем адресату, то протокол IPX является эквивалентом почтовой службы, которая требует обязательного указания почтальону маршрута движения к адресату. Кроме того, протокол IPX недостаточно хорошо масштабируется.

Следует сказать, что до появления протоколов TCP/IP при построении разумно больших масштабируемых систем часто использовались различные решения, которые позволяли создать иллюзию легкого доступа к серверу и его близости к отправителю, хотя на самом деле он мог быть расположен далеко и где угодно. К таким системам обращались через так называемые туннели. Этим термином обозначалось специально организованное соединение, особенность которого заключалась в его прохождении через обычно непокорную и труднопроходимую сетевую среду. При этом вход и выход туннеля оказывались в различных местах. Системы туннелирования нетривиальны, их трудно реализовать. В основном это двухточечные линии передачи данных, которые предотвращают утечку данных где-нибудь посередине между отправителем и получателем данных. Их пропускная способность может изменяться в широких пределах, но в действительности она меньше, чем можно было бы ожидать в отсутствие каких-либо экранов или преград вдоль линии передачи.

Протоколы TCP/IP, требуя гораздо меньше централизации и допуская локализованные представления, позволили избежать необходимости применения «универсальных туннелей», предусматривающих сопряжение различных сетей и протоколов, а также правила работы с ними. Но отчасти и сами размеры Интернета не позволяют по-другому проектировать системы туннелирования, а предоставляемых протоколами TCP/IP возможностей вполне достаточно для постепенного уменьшения трафика локальной сети. Протоколы работают вполне прилично, хотя иногда возникают проблемы с безопасностью.

Интернет, математической моделью которого является сильно связанный граф, требует к себе все большего внимания. Выяснилось, что в Интернете трудно обеспечить безопасность циркулирующих в нем данных. В этом смысле Интернет – источник неприятностей. Средства защиты данных, реализацию и использование которых могли позволить себе локальные сети и которые поэтому представляли ограниченный интерес, неожиданно оказались востребованными в глобальных сетях. Востребованные средства защиты данных стали чем-то вроде рискованного вложения капитала, подкармливающего царящее в мире сетей безумие. Ряд присущих протоколам TCP/IP элегантных решений, как, например, способы инициализации сессий, гибкие возможности выбора портов, концепция доверия к администраторам сети, по предположению присутствующая в любых хостах, непосредственно подключенных к сети, начали понемногу разваливаться. Существенно была ослаблена концепция глобальной адресации в результате широкого распространения идеи сетевой трансляции адресов NAT (Network Address Translation), которая скрывает произвольное число внутренних клиентов, располагаемых за сервером / межсетевым экраном сетевого уровня. Сетевую трансляцию адресов NAT можно рассматривать как реакцию на возникшую потребность в эффективном подключении и устранении пустой траты времени на бюрократические проволочки во время получения доступа к пространству IP-адресов.

И неожиданно опять всплыли старые проблемы взаимосвязей и соединений отдельных хостов. Как всегда, старые проблемы извлекли на свет их старые решения. В результате была повторно рождена идея туннелирования.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.