П.П.Крылов.

Анализ сетей типа Интернет,
или как создать глобальный мировой разум из Интернета (бога, просто бога)


       На сегодняшний день мировая сеть обмена информации World Wide Web, в просторечии называемая Internet, широка известна. Её значение
       для современного общества велико и продолжает расти. Несмотря на огромное значение этой информационной сети, её функционирование в ряде случаев встречается с определёнными трудностями. Сейчас в развитых странах под Internet создаются специальные высокоскоростные сети, на базе оптико-волоконных линий, по которым в режиме реального времени можно иметь доступ к информации в аудио-, видео- и гипертекстовом формате. Всё же для многих пользователей такой высокоскоростной доступ остаётся недоступен,
       что существенно ограничивает их возможности получения информации из Internet в режиме реального времени.
       Так если подключённый по оптико-волоконной цифровой линии пользователь Internet, имеет возможность получать видеоинформацию
       в режиме реального времени (здесь и далее РВ), из разных источников одновременно, то пользователь подключенный по обычной аналоговой телефонной линии, в режиме РВ может работать фактически только с текстовой информацией. Такое положение вещей списывать только на разницу уровней технического оборудования было бы неосмотрительно.
       Данная статья ставит перед собой задачу проанализировать создавшийся разрыв в возможностях пользователей Internet, с целью его дальнейшей ликвидации. Особое значение это имеет для отставших в этом отношении стран, где в силу финансово - материального положения эта задача решалась бы «малой кровью» и с максимально возможной эффективностью. История знает немало примеров успешного решения подобных задач, которые впоследствии становятся классическими канонами.
       Анализ работы Internet стоит начать с того, как появилось это сеть.
       В период холодной войны Пентагон поставил задачу создания универсальной информационной сети, которая могла бы работать в условиях военного времени. Требования к сети были следующие:
       1) обмен данными между распределенными хранилищами информации, в частности военными объектами.
       2) сеть должна функционировать по многократно дублированным линиям связи между отдельными объектами.
       3) линии связи должны собой представлять широкий спектр всех существующих и созданных в будущем линий связи.
       В том числе должна была быть широко задействована созданная в то время гражданская телефонная сеть.
       Кроме того, судя по всему, первоначально планировалось передача данных виде текстовых файлов и цифровых данных.
       Фактически первоначально Internet базировался на аналоговой телефонной сети и во многих странах для большинства пользователей и остался представлен на ней.
       В телефонных сетях же на тот и сегодняшней момент ситуация сложилась следующая:
       1) В целях снижения уровня шумов и повышения качества и надёжности связи, постепенно происходил (и происходит сейчас) переход к оцифровыванию информации.
       2) В большинстве случаев аналоговая информация, приходя от абонента на станцию, оцифровывается и в дальнейшем приходит на станцию получателя уже в оцифрованном виде, где происходит обратное преобразование.


       Такой подход позволил добиться высокой помехоустойчивости, низкого уровня шумов, высокой надёжности работы телефонной сети и на сегодняшний день наиболее широко распространён.
       Для большинства пользователей Internet именно такая телефонная сеть является доступом в Intenet, где вместо вызываемого абонента используется телефон провайдера Intenet.
      

Между тем несмотря на ряд преимуществ такой доступ имеет и ряд «врождённых» недостатков:
       1)Низкая помехоустойчивость и в ряде случаев высокая зашумлённость участка «модем-станция» и «станция-модем».
       2)Пропускная способность такого участка рассчитывалась исходя из информационной нагрузки человеческой речи – 8 Кгц на его дискретизацию и 8 Бит на его оцифровывание – 64 Кбит\сек и стала международным стандартом.
       3)В силу законов аналогово-цифрового преобразования, по широко известной специалистам теореме Котельникового, реальная пропускная способность такого типа канала меньше 32Кбит\с, что составляет 4Кбайта\сек.Таким образом такой наиболее широко используемый доступ в Internet, позволяет получать
       1) 4000 символов текста в секунду
       2) либо одну фотографию в электронном виде стандарта JPEG за 10-40 секунд ( в зависимости от её размера )
       3) получение блоков информации свыше 1 Мбайта размером (например, видеоролика), длится более 5 минут
       Современные телефонные сети переходят к полному оцифровыванию информации, когда информация передаётся от абонента на станцию уже оцифрованная.
      

И хотя информационная нагрузка голоса может удовлетворительно обеспечиваться скоростным каналом 64 Кбит\секунду на абонента, ряд стандартов использует значительно более скоростные стандарты ( в 500Кбит\сек и более ), совмещая такой канал с другими типами информации ( например видеоинформацию в РВ ). Такие более скоростные каналы позволяют пользователям иметь вполне удовлетворительный доступ в Internet.
       Однако по логическому рассуждению должен вызывать нарекания следующий момент в таком подходе:
       1) Телефонная сеть, несмотря на её модернизацию и переход на полное оцифровывание информации первоначально предназначалась только для передачи человеческой речи
       2) По каналам, предназначенным первоначально только для передачи речи информация, передаётся и других типов: гипертекст и видео-форматов, без какой-либо существенной модернизации самих способов соединения пользователей с Internet.
       А между тем информация аудио-, гипертекст и видео-форматов имеет существенные принципиальные различия. Проанализируем этот момент подробнее.
       В физике и математике существует такое понятие, как мерность пространства и объектов функционирующих в нём.
       Приведём простейшую классификацию объектов по этому принципу:
       1) «Ноль»-мерность
       Эта простейшая вырожденная мерность, проще которой ничего быть не может. Математически объект «ноль»-мерности представляет собой точку. На практике такой объект представляет собой один бит информации в том или ином виде.
       2) «Единичная»-мерность
       Математически такой объект представляет собой прямую.
       На практике такой объект может реализоваться в виде нити, тросов и т.д., а также линий связи ( на физическом плане ).
       В информационно-электрическом аспекте он реализован в виде сигнала в форме азбуки Морзе, двоичного кода и т.д..
       В частности сигнал в сети Internet представляет собой разновидность двоичного кода и является одномерным сигналом. Несмотря на то, что телефонная сеть функционирует в одномерном пространственном континуеме, человеческая речь (в виде аналогового сигнала), не является одномерным объектом в информационном плане. Именно это является причиной плохого распространения аналогово-речевого сигнала по телефонной сети непосредственным образом.
       Его низкая помехоустойчивость лишь следствие несовместимости мерностей объекта - речи и пространства где он передаётся – телефонной сетью. При переходе же на цифровой вид сигнала эти проблемы исчезли, так как мерность цифрового сигнала и телефонной сети .
       3) «Дву»- мерность
       Математически такой объект может быть представлен плоскостью.
       Информационно-электрический аспект представлен различного рода колебаниями, в частности аналоговым электрическим сигналом человеческой речи. Если вернуться к сети Internet, эта мерность звуковых колебаний на целую мерность выше этой сети и сигнала в ней.
       Возможность передачи звука по Internet в РВ обусловлена его сравнительно низким качеством и скоростью обмена по телефонным линиям заранее ориентированной на реальный звуковой сигнал.
       4) «Трёх»- мерность
       Математически такой объект может быть представлен кубом. В информационном аспекте такой объект может быть представлен фотографией(2 геометрические координаты и 3-тья координата – цвет). Возвращаясь к Internet заметим, что этот трёхмерный объект передаётся одномерным электрическим сигналом с помощью форматов сжатия типа JPEG. Но даже в этом наиболее оптимальном формате современного Internet, по стандартной телефонной линии, время передачи фотографии порядка минуты и более. Причина такой задержки очевидна – несмотря на балластные методы сжатия, разрыв в уровнях мерностей фотографии и сигнала в Internet, слишком велик – целых 2 мерности.
       5) «Четырёх»- мерность
       Математически такой объект может быть корректно представлен только специальными фигурами высшей математики. В информационном аспекте «четырёх»-мерными являются все геометрически трёхмерные объекты в цветовом восприятии в статическом состоянии. Иначе говоря, все неподвижные объекты привычного для нас мира в цветовом восприятии.
       В силу того что плоский экран отсекает одну мерность, при изображении на нём трёхмерных объектов, кино в информационном плане представляет собой также трёхмерный объект (с параллельным двухмерным звуковым сигналом). В сети Internet видео-ролики являясь трёхмерным объектом передаются одномерным электрическим сигналом, что по сути аналогично попытке протащить верблюда ( трёхмерный объект ) через игольное ушко ( одномерный объект ).
       Неудивительно, что такое решение вызывает трудности, которые в режиме РВ можно компенсировать только повышенной скоростью передачи сигнала. Итак, при анализе выявлено несоответствие мерности сети Internet и сигналов в ней с передаваемыми по ней объектами информации:
       По звуку на одну мерность;
       По фотографиям и рисункам на две мерности;
       По видеоданным на три мерности.
       Таким образом, Internet построен из телефонной сети, в силу инерции мышления нерационально.
       В задачу автора не входит бесплатное распространение решения этой проблемы, данная статья была написана в целях эксперимента, как над собой, так и над обществом, а также просто от безделья.
       P.S. Как утверждает Библия, данная статья защищена законами Кармы, которые каждому воздают по делам его.
       Соавтором данной статьи с гением Internet является Крылов
Статья написана 26 января 2003 года.