Действительно, а что происходит с данными, когда они, протиснувшись по узкой «последней миле», оказываются у провайдера? Их путь лежит через так называемые «магистральные каналы данных», по которым они и попадают к другим поставщикам интернет-услуг. Попытаемся же понять, как устроен российский сегмент «всемирной паутины».

Летели годы

Началась эта история в далеком 1989 году, в Курчатовском институте, когда группа энтузиастов продала компьютерные комплектующие и на полученные средства начала создавать первые наброски «портрета» российского интернета. До online-соединения было еще очень далеко, сеть базировалась на технологии электронной почты UUCP, предполагающей передачу почты между почтовыми узлами по модему во время сеансов связи. Единственный «магистральный канал связи», существовавший тогда, представлял собой модем на 2400, связывавшийся по телефонной линии с Финляндией.

Шкафы для оборудования в дата-центре.

А в августе 1990 года совместными усилиями вышеупомянутого института и кооператива «Демос» была основана компьютерная сеть «Релком». Уже к концу года к сети были подключены около 30 организаций, среди которых - центры российской науки в Серпухове, Санкт-Петербурге, Новосибирске и Дубне. К 1991 году количество информации, идущей по нашей сети на Запад и обратно, стало меньше той, которая пересылалась внутри России. Появилась некая самодостаточность, связь была организована между крупными городами, такими, как Екатеринбург и Барнаул. Все коммуникации делались «ручками», то есть по телефону.

Ничего не напоминает? Да-да, незабываемую бесплатную «сеть друзей» FidoNet! Ведь именно так же была устроена и она - хабы, выстроенные по топологии несвязного дерева, дозванивавшиеся друг другу по модему и передававшие письма! Фактически отличие было лишь в другом протоколе да некоммерческой направленности.

Залы, в котором будет находиться оборудование.

Но время шло, пути интернета и Фидо разошлись. В 1992 году АО «Релком» начало экспериментальное внедрение on-line IP-протокола, обеспечивающего подключение к интернету в режиме реального времени. Эта технология позволяла пользоваться многими сетевыми сервисами помимо электронной почты. Именно тогда появился один из первых «настоящих» каналов на Запад через Амстердам.

Так рос и развивался российский интернет. Конечно, это моментально привлекло коммерческих поставщиков услуг («Глобал Один», Sovam Teleport, «Роснет»). Они образовывались как акционерные общества с чисто российским или смешанным капиталом на базе крупных предприятий транспорта и связи. Вначале они ориентировались в основном на подключение организаций, таких, как банки, государственные учреждения и средства массовой информации. Затем они стали все шире обслуживать частных пользователей там, где существовал платежеспособный спрос, в первую очередь в Москве и Санкт-Петербурге.

Основной проблемой оставалась несовершенная топология - несвязное дерево. Когда пользователь слал электронное письмо, оно приходило к адресату весьма замысловатым путем - через Америку или через Финляндию, даже если надо было передать информацию в соседний дом. Конечно же, это было очень дорого и долго. Надо было что-то менять.

Крушение Рунета

Аварии на М9 случаются с завидной регулярностью - время от времени «Лента.ру» просто взрывается сообщениями о том, что системы резервного питания М9 требуют модернизации, что Рунет снова «не пашет». Одна из самых крупных аварий произошла 22 августа 2000 года - тогда большая часть сайтов российского интернета оказалась полностью недоступна для пользователей. Последняя произошла в 2005 году - во время энергетической аварии энергоснабжение ММТС-9 было прекращено. Время простоя крупнейшего узла MSK-IX составило около 2 часов. Разумеется, MSK-IX М9 - не единственная точка обмена трафиком, поэтому, даже когда М9 стоит, информация продолжает циркулировать через другие точки. Но происходит это гораздо медленнее.

Интернет московских улочек

В 1994 году по инициативе МГУ, поддержанной все теми же «Релкомом» и «Демосом», а также другими крупными провайдерами, был создан первый в России узел обмена IP-трафиком на Московской междугородной телефонной станции М9. Создание подобного узла позволило провайдерам значительно оптимизировать маршруты прохождения информации. Конечно, это сокращало время передачи сетевых пакетов данных и загрузку дорогих международных каналов связи. Шутка о том, что электронные письма идут со скоростью пешехода, постепенно начала отходить в прошлое.

Оборудование, которое будет находиться в залах.

А к 1995 году появился и знаменитый московский Internet Exchange (MSK-IX). Он начинался с узла на М9, но сейчас, после модернизации, стал сетью, распределенной на восемь равноправных точек, объединенных высокоскоростной магистралью Gigabit Ethernet. Точки эти - ОАО «Центральный телеграф», Институт космических исследований РАН, РНЦ «Курчатовский институт», Cable & Wireless CIS Svyaz Ltd., ЦСС МПС, ГП «Космическая связь»и ММТС 10. Вот так узел М9 оброс кровеносной системой. Но большинство провайдеров все равно подключается к этой старейшей точке обмена, через нее проходит 80% всего российского трафика. На ней же «сидит» и большинство серверов национального домена RU.

Владельцем Московской обменной сети является Российский НИИ развития общественных сетей, широко известный РосНИИРос. Эта организация также курирует ряд региональных точек обмена трафиком в Петербурге, Самаре, Новосибирске, Екатеринбурге и Перми. В России существует единственная альтернативная публичная точка обмена трафиком - она расположена в городе на Неве и принадлежит сетевому предприятию средств диспетчерского контроля и управления АО «Ленэнерго» (LE-IX).

Если нанести на карту Москвы узлы МSK-IX, то возникает невольная ассоциация с «ведьмиными кругами». Точки обмена трафиком расположены кольцом, это дает возможность резервирования. В случае сбоев в работе канала между двумя точками данные будут переданы альтернативным путем - в обход проблемного участка, через другие узлы. Также это бонус для московских и региональных провайдеров - благодаря распределенной структуре MSK-IX в любой точке доступа осуществляется высокоскоростное подключение.

Прогресс не удержать

Не так давно MSK-IX присоединилась к ассоциации европейских точек обмена трафиком EURO-IX. Эта организация была основана в мае 2001 года, сегодня она насчитывает 21 точку обмена трафиком из 17 европейских стран. EURO-IX ведет базу данных провайдеров, имеющих подключения к европейским IXPs-членам Ассоциации. Данные участников подключения к MSK-IX также были занесены в базу данных EURO-IX - это позволяет оптимизировать пути прохождения трафика из России за рубеж.

Процесс разрастания сети MSK-IX не собирается останавливаться - все больше провайдеров подключаются ней, в начале сентября сотрудники праздновали появление сотого провайдера. К «московскому обменнику» постепенно присоединяются и питерские, иркутские, казахстанские и украинские провайдеры. Среди них, например, «Интернет-Архангельск», петербургские «Вэб Плас» и «ПетерСтар». Этих провайдеров можно понять - трафик в MSK-IX достаточно дешев, и зачастую проще арендовать прямой канал до столицы, чем платить в несколько раз больше местной ненадежной и низкоскоростной обменной сети. Правда, здесь возникает ситуация, похожая на ту, что была в России на заре развития интернета - трафик из дома в дом ходит через Москву.

Буржуйские сети

В США основным препятствием к повышению производительности интернета являются вовсе не технические, а политические аспекты. Internet состоит из 8000 небольших сетей, и нет ни одного закона (или правила), который бы определял, как они должны соединяться между собой. В результате провайдеры услуг увязли в продолжительных закулисных спорах, пытаясь определить, как они должны соединяться, кто из них кому должен платить, и как следует проводить модернизацию сетей. Фактически на рынке главную роль играют провайдеры, у которых самые большие сети. Такие поставщики услуг устанавливают друг с другом прямые каналы связи для обмена трафиком и таким образом минимизируют затраты. А их собратья поменьше вынуждены либо втридорога приобретать членство в этом привилегированном клубе, либо гнать трафик сквозь перегруженные публичные узлы обмена трафиком. Попытки решить эту проблему пока заканчивались неудачей. Бывший председатель Федеральной комиссии связи США (FCC, Federal Communications Commission) Рид Хандт пытался собрать на форум всех крупных провайдеров, чтобы разрешить проблему пиринга, но не смог усадить за стол переговоров ни одного крупного поставщика интернет-услуг. После таких вот проблем десять раз подумаешь, а так ли плохо то, что в России магистральные каналы связи практически монополизированы?

Интернет питерских двориков

Говоря про MSK-IX, не стоит забывать и про ее брата из северной столицы. В этом городе узел размещения провайдеров находится в Санкт-Петербургском университете технологии и дизайна (СПБГУТД), появился он в 1998 году силами работников университета. В 1999 году - приобрел статус основного узла, у проекта SPB-IX, появилась возможность пиринга как с точками SPB-IX, так и с MSK-IX. Узлу, расположенному в центре города, как раз там, где сконцентрировано много офисных и торговых зданий, сам бог велел стать крупным сосредоточением провайдеров.

Раньше, для наилучшего обмена трафиком с российскими сетями, питерские провайдеры вынуждены были арендовать канал до Москвы и, дополнительно, платить за аренду порта в MSK-IX. Сегодня необходимость в этом отпала, обменные узлы двух столиц практически интегрированы в единую структуру. Они объединены с помощью MPLS-сети GiganetТ с пропускной способностью 1,2 Гбит/с.

Если учесть плотность взаимоотношений двух столиц, то в этом нет ничего удивительного. Спрос на услуги по транзиту трафика между ними постоянно растет, а острая конкурентная борьба между операторами неизбежно приводит к снижению цен на подобные услуги.

Оптоволоконные технологии

Принцип передачи информации в оптоволоконной технологии довольно прост - с одной стороны оптоволокна установлен источник света (светодиод), а с другого конца оптоволокна находится светоприемник (фотодиод), воспринимающий пришедший по волокну световой сигнал. Вспомним школьный курс физики. Светим фонариком со дна бассейна. Когда луч достигает поверхности воды, он преломляется. Часть света выходит наружу, а часть возвращается обратно в воду. И существует такой «критический угол», при котором весь свет отразится, и ничего не выйдет наружу. Такое явление называется «полным внутренним отражением», и именно на нем основана работа оптоволокна. Фактически получается, что луч света, запущенный из одной точки, проходит в другую практически без потерь. Стандарт на «Волоконно-оптический интерфейс по распределенным данным» (FDDI) был выпущен ANSI X3Т9.5 (Комитет по разработке стандартов) в середине 1980-х гг. Однако с тех пор технологии все совершенствовались и совершенствовались. Но, в целом, оптоволоконная технология становится сейчас все более популярна - прокладывать кабель уже не так дорого, как раньше, а потребности в трафике растут. Существуют два типа оптоволоконных кабелей: многомодовые и одномодовые (или мономодовые). В многомодовом волокне относительно большой размер сердечника позволяет свету распространяться под различными углами. В результате для этого типа кабеля характерно сильное ослабление сигнала. В одномодовом волокне размер сердечника настолько мал, что существует единственный путь распространения световой волны. Для одномодового волокна характерны высокая пропускная способность и малое затухание. Раньше многомодовые кабели использовались значительно чаще, потому что длина магистральных линий связи была невелика. Однако сейчас востребованы и те и другие. Дальность связи увеличивается, и теперь в качестве источника света все чаще используют светодиоды (больший энергетический потенциал оптического излучения и сравнительно маленькая цена).

В долгий путь

С каналами в масштабах города мы худо-бедно разобрались, а теперь обратим взор в сторону магистралей, связывающих населенные пункты в единую структуру. Конечно же, здесь используются несколько иные технологии. Сегодня используются четыре - три оптоволоконные (IP поверх SDH, ATM и frame relay) и одна беспроводная (спутниковая). Основные особенности последней заключаются в том, что очень многое здесь зависит от используемого спутника - задержки пакетов, высокая стоимость и качество каналов. Все же, как правило, все мы используем оптоволоконные технологии.

Сегодня оптические каналы связи в основном кладут поверх телефонных проводов. Так что основным владельцем цифровых магистралей в России был и остается «Ростелеком». Кроме него междугородными каналами также владеют Sonera (из Москвы в Финляндию) и «ТрансТелеком» (вдоль железнодорожных линий).

Схема сети MSK-IX

Не отказывая себе в желании всех посчитать и все систематизировать, поделим владельцев IP-магистралей в России на три группы - государственные, ведомственные и коммерческие. Крупнейшим и «характернейшим» представителем первой группы является «Ростелеком», который построил поверх своих каналов сеть передачи данных. В государственной собственности находятся также научно-образовательные сети, и наиболее крупная из них - RBNet, которую местные образовательные учреждения используют для объединения между собой и подключения к интернету. Участникам Межведомственной программы создания Национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы «Ростелеком» предоставляет определенные скидки на аренду междугородных каналов.

Ведомственные сети передачи данных предназначены для решения задач технологической связи, но теоретически их можно задействовать для предоставления услуг. Скажем, тот же «ТрансТелеком» предоставляет своим клиентам услуги передачи данных, а значит - является типичным коммерческим провайдером.

Однако крупных коммерческих операторов в России практически нет. В основном все они построены на использовании зарубежного капитала и для обмена трафиком с какой-либо страной. Примерами таких операторов могут служить Sonera, Telia и Global One. Немногочисленные же российские владельцы IP-магистралей строят свои сети на базе каналов, арендованных у «Ростелекома», развивая при этом городскую и областную инфраструктуру, и из услуг предоставляют только доступ в интернет. Следует отметить, что международные операторы, в отличие от небольших провайдеров, предлагают клиентам достаточно дорогие интерфейсы, такие, как E1 или ATM. В таких случаях применяются маршрутизаторы, которые стоят дороже обычных Ethernet-адаптеров, а вот выигрыша по скорости передачи данных не имеют.

Прямиком в светлое будущее

Если говорить о дальнейших перспективах, то основное направление развития магистральных технологий передачи данных заключается в увеличении пропускной способности каналов. Главная проблема не столько в физической организации соединения, сколько в его обслуживании. Уже сейчас есть опытные зоны, в которых скорость передачи данных по оптоволокну может достигать нескольких терабит в секунду, но такие потоки информации еще нужно уметь обрабатывать. Пока попросту не существует маршрутизаторов, поддерживающих подобные скорости. Поэтому развитие телекоммуникаций тесно связано с развитием процессорной элементной базы и методов оптимизации обработки пакетных данных (логики маршрутизации).

Как бы то ни было, в России ситуация с магистральными каналами все улучшается. Появляются новые точки обмена трафиком, старые увеличивают стабильность и пропускную способность. Конечно же, нам еще далеко до западных цен и скоростей, но прогресс в этой области неумолим. Так что, отправляя сообщение по ICQ, можете быть спокойны. Ваши два байта без проблем найдут своего адресата. Ну, разве что поплутают немного.

Темные лошадки

Ситуация на российском рынке передачи данных еще не так давно была достаточно ясна. Устоявшиеся каналы связи и трафикообменные структуры существовали уже несколько лет и планомерно наращивали скорости. Ленивая миграция контент-провайдеров с М9 на М10 или на мощности MTU уже никого, кроме этих контор, практически не интересовала - вне зависимости от точки размещения скорость передачи и отклика была приемлемой для большинства приложений. Но в начале 2005 года произошло выдающееся событие - к нам пришла сеть Utransit. Свою деятельность компания начала с размахом - приобретя активы ValueHost, крупнейшего российского хостера, который, по различным сведениям, обеспечивает работу до 15% отечественных сайтов. Некоторое время Рунет лихорадило - внезапно переведенные на зарубежные каналы сайты стали реагировать на запросы гораздо медленнее. Но со временем ситуация нормализовалась - так, Utransit подключился к петербургскому обменному узлу, а ValueHost перешел на М9. Компания начала свое присутствие с четырех городов - Лондона, Амстердама, Москвы и Санкт-Петербурга, одной из ее особенностей является глобальный обмен трафиком Utransit, позволяющий значительно сократить время распространения пакетов в этой сети. Сегодня «темная лошадка» продолжает свой бег и, возможно, в ближайшем будущем благоприятно повлияет на трансграничную передачу данных.