在特定条件下,用信鸽传输大数据比网络快

其实,这不是一个新问题。几十年来,不同种类的“ sneakernets ”一直都存在,这个词指的是通过网络传输大数据的速度还不如一个硬盘来得实在。这些方式包括步行、邮递,以及更奇特的方式——例如带有传奇色彩的信鸽。

美国电子和电气工程师协会(IEEE)曾为此做了一项有趣的计算,表明在特定条件下,利用鸽子飞行传递大数据比网络传输还快。

如果你是一个信鸽发烧友,完全可以利用鸽子来传递数据,IPoAC 是属于每个人的。而且,对于点对点的大量数据传输,应该没有什么会比鸽子做的更好,除非你驯服了一只鹰。

其实,这不是一个新问题。几十年来,不同种类的“ sneakernets ”一直都存在,这个词指的是通过网络传输大数据的速度还不如一个硬盘来得实在。这些方式包括步行、邮递,以及更奇特的方式——例如带有传奇色彩的信鸽。

美国电子和电气工程师协会(IEEE)曾为此做了一项有趣的计算,表明在特定条件下,利用鸽子飞行传递大数据比网络传输还快。

丨 网络传输vs鸽子

SanDisk 推出世界上第一个 TB 级(1PB=1024TB)的 microSD 卡。和其他所有的 microSD 卡一样,这张 1 TB microSD 卡体积很小,长 15 毫米、宽 11 毫米、高 1 毫米,而其重量也只有 250 毫克,单个售价 550 美元。

现在,我们早已习惯了计算机迅猛的发展速度,因此这些 microSD 卡的发展基本不会有太多人注意。但这一信息引起了 IEEE 研究人员的兴趣。

他们首先采访了马里兰州赛鸽爱好者 Drew Lesofski,他证实鸽子可以轻松地携带 75 克(甚至更多)重的物体,这并不会对个鸽子的飞翔产生影响。

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Lesofski 还表示,鸽子可以飞行的距离令人难以置信,有一只鸽子界的勇士,甚至创造了世界纪录,从法国阿拉斯开始飞行,最后回到越南胡志明市的巢穴,整个距离 11,500 公里,花了 24 天的旅行。

不过一般情况下,鸽子的飞行距离一般约为 1000 公里,并且以 70  公里/小时的持续速度飞行。在短距离内,有些鸽子界的“健将”的速度甚至可以达到达 177  公里/小时。

IEEE 将这些数据理想化地组合在一起,假设让一只信鸽携带 1 TB microSD 卡飞行,以其最大负荷 75 克为标准,可以携带 300 个重约 250 毫克的 microSD 卡,那么这只信鸽将携带总共 300 TB 的数据。假设想将数据从旧金山传输到纽约(4130 公里),以鸽子的最高速度来计算,鸽子将实现每小时 12 TB( 28 Gbps )信息传输速率,这比正常的网络传输速率快了不止一个数量级。在美国,可以找到最快的数据传输速度为 127.0 Mbps ,以这样的上传速度, 300 TB 的数据需要 240 多天来传输。

但说实话,这个例子过于极端,所有假设都是最优的情况,那么在正常情况下呢?IEEE 的研究人员又提出了另一个方案,这次的设定是利用一个平均飞行速度为 70 公里/小时的鸽子,只携带其最大负荷一半的 1 TB microSD卡携带,即 150 TB 的数据。在这种情况下,再在把实际数据传输的速度理想化,假设数据传输的速度可以达到 1 Gbps ,结果获胜的依然是鸽子。

IEEE 的研究人员推测,在网络传输 150 TB 的数据所需的时间,足够鸽子在半个地球的距离内传输信息,这意味在地球上任何地方通过鸽子传输这 150 TB 的数据都要比用网络传输数据更快。(这里有一个用鸽子传送数据的计算器链接 https://cable.ayra.ch/pigeon/  )

丨 信鸽“间谍”史

几千年来,信鸽一直是人们传递信息的好帮手。尤其是在战争时期,据说凯撒大帝、成吉思汗和威灵顿公爵(在滑铁卢战役)都曾依赖鸟类来传播信息。在第一次世界大战期间,美国陆军通信兵和海军都有鸽舍。而法国政府则曾为一只名为Cher Ami的雌鸽授予过“英勇十字勋章”(Croix de Guerre),以表彰它在凡尔登战役中的英勇表现。

据统计,英国在二战期间饲养了超过 25 万只信鸽,其中 32 只获得了迪金奖章,这是英国颁发给在战争中表现杰出的动物们的勋章,也被称为是“动物的维多利亚十字勋章”。

而美国中央情报局(CIA)则把鸽子培养成了优秀且神秘的间谍。20 世纪 70 年代,美国中央情报局研发办公室发明了一种小型、轻便的照相机,可以绑在鸽子的胸前。当鸽子需要执行任务时,会飞过它既定的目标,然后再飞回基地。相机内部的电池驱动马达会推动胶卷前进,并按下快门。鸽子携带的摄像机在拍摄时,其飞行路线距离地面只有几百米,这样拍摄的照片比飞机或卫星拍摄的照片要清晰详细得多。至于中情局的鸽子摄像机有没有成功地提供一些至关重要的信息?直到今天,我们仍不得而知,因为其档案至今仍属机密。

图|中央情报局的鸽子摄像机有一个电池驱动的马达,可以推进胶卷并自动按下快门。(来源:IEEE)

不过,CIA 并不是第一个利用鸽子来传递信息的机构。德国药剂师 Julius Neubronner  被誉为训练鸽子拍摄空中照片的第一人。在 20 世纪初的几十年里,Neubronner 就曾把摄像机绑在信鸽的胸前。当信鸽飞行时,摄像机会按照设定的时间间隔来拍摄照片。当时普鲁士军方则希望可以利用 Neubronner 鸽子摄像机进行侦察,但由于无法控制其飞行路线或拍摄的具体镜头,他们打消了这一想法。

对于那些想利用鸽子传递信息的人们来讲,最看重如何训练鸽子在两点之间飞行。最好的方式当然是通过食物的长期激励。在固定的位置喂养鸽子,再将它们安置到另一个地方,就可以教会鸽子飞行路线。

信鸽如此适合传递信息,在传递大量数据并不十分轻松便捷的时候,人们自然在这二者中开始产生了一些联想。

在 1990 年 4 月 1 日,David Waitzman 向互联网工程任务组的网络工作组提交了一份征求意见的请求(RFC),该工作组名为“以鸟类为载体的网际协议(IP over Avian Carriers)”现在称为 IPoAC ,这是一个理论上使用信鸽等鸟类传输IP数据的通讯提案。关于 IPoAC 的详细资料,请参阅 Wikipedia 的 “以鸟类为载体的网际协议”  

并且,国际互联网标准组织还于1999年愚人节发表了 RFC 2549 ,为 IPoAC “加上” QoS 功能,作者同样是 D. Waitzman 。而后在 2011 年愚人节,互联网国际标准机构再发表了《RFC 1149 在 IPv6 的应用》。

事实上,IPoAC 曾经被成功实验过,但是 9 个数据包中只有 4 个数据包成功传送,丢包率 55 %(由用户失误造成),其响应时间从 54 分钟到 1.77 小时不等。因此,该技术的延迟问题严重。不过这个缺点可以通过增大数据包本身得到大幅改进,如使用信鸽携带大容量存储卡。

几次相关提案都是在愚人节提出的,恶搞色彩比较明显。但随着大容量存储卡的发展,在特定条件下传输大数据,鸽子可能比网络完成的更好。

丨 传输大数据的多种选择

需要说明的是,上述的比较是一个纯数据的比较。在这个极端的理想模型中,研究人员并没有考虑将数据复制 microSD 卡上所需要的时间,将其装载到鸽子身上的时间,鸽子到达目的地后,从 microSD 卡读取数据所花费的时间。这样算下来延迟显然非常高。

而且,这其中有个最大的限制就是,作为载体的信鸽只能单一地从一个地方飞回其巢穴,这意味无法选择传输的目的地,目的地只能是巢穴所在地,那么是否要将鸽子先运输到数据传输的源头呢?这些都是很大的问题,这限制了用鸽子传输数据的实用性。

而且鸽子传输信息的途中也有很多的不确定性,鸽子临时改变飞行路径,或者遇到天敌等情况,都会导致数据的损坏或者丢失。尽管如此,鸽子仍然保持着一些关键的优势:它们的伸缩性很好,它们的工作成本很低,可能会低到只需要一点点花生,在一些方面它们也显得很可靠,例如相较无人机传输而言,鸽子的“机身”已经集成了高度复杂的避障软件和硬件,而且还自发电。

但是对于大量数据如何传输这个问题,我们还有很长的路要走,至少在目前我们还是要依靠物理传输,亚马逊就提供了一项名为 Snowmobile 的服务,是一种用于将海量数据移动到亚马逊云服务(AWS)中的 EB 级数据传输服务。Snowmobile 是一个 45 英尺长的坚固的集装箱,由一台半挂卡车牵引,一次可以传输高达 100PB 的数据。尽管它的移动速度不会像同等数量的几百只鸽子那么快,但相较而言,它可能更容易管理,数据也会更安全。

当然,如果你是一个信鸽发烧友,完全可以利用鸽子来传递数据,IPoAC 是属于每个人的。而且,对于点对点的大量数据传输,应该没有什么会比鸽子做的更好,除非你驯服了一只鹰。

作者: 日向花和

“勝者には褒美を、敗者には罰を”

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