Internet 0
Internet 0 — физический уровень низкой скорости, разработанный для маршрутизации «IP поверх чего угодно». Он был разработан в Центре битов и атомов Массачусетского технологического института Нилом Гершенфельдом, Раффи Крикоряном и Дэнни Коэном. Во время его изобретения ряд других предложений назывались «internet 2». Название было выбрано, чтобы подчеркнуть, что это была медленная, но очень недорогая система межсетевого взаимодействия, и избежать вопросов по поводу «высокой производительности», таких как «насколько она быстрая?» и т.д.
По сути, Internet 0 позволил бы создать платформу для повсеместных вычислений — всё электричество в здании могло бы быть в одной сети для совместного сбора данных и управления. Выключатель света мог бы включить лампочку, отправляя ей пакет, и их можно связать между собой пользователем.
История
Internet 0 изначально был небольшим, удобным инструментом инженерной поддержки для других проектов MIT. Он предназначался для объединения зданий в сеть, повышения эффективности и сбора данных через управление системами HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха)[1].
Протокол работает довольно хорошо в широком спектре сред. Широкая полезность и многообразие сред протокола заинтересовали теоретиков сетей. Он вызвал всплеск научных публикаций и вызвал некоторый коммерческий интерес.
Простая и недорогая реализация по-прежнему привлекает любителей и студентов, где в 2011 году находилось большинство новых реализаций. Современные реализации в основном представляют собой программное обеспечение на небольших микроконтроллерах, обычно с транзистором для передачи и конденсаторами для изоляции передатчика и приемника. Разъем буквально становится главной статьей расходов системы связи. Такая простая и недорогая система может быть встроена во многие устройства, чтобы позволить извлекать данные или управлять ими через Internet 0 — эти небольшие устройства могут использоваться для формирования интернета вещей.
На данный момент крупнейшим развёртыванием Internet 0 была выставка архитектуры Венецианской биеннале в 2008 году, организованная группой под руководством Института передовой архитектуры Каталонии под руководством архитектора Винсента Гуальарта.
Теория
Идея, лежащая в основе Internet 0, состоит в том, чтобы создать универсальный физический уровень, который хорошо работает во многих средах. Как таковой, он очень похож на азбуку Морзе: универсальный уровень 1 для интернета. Логически, это рекурсивное применение принципа интернета (универсального протокола) к уровню 1 сети. Импульсно-позиционная модуляция Интернета 0 работает лучше всего по выделенному проводу, но она работает во многих средах. Она была протестирована на радиочастоте, инфракрасном излучении, ультразвуке, оптике, проводке постоянного и переменного тока и даже физических представлениях, таких как штрих-коды и гравировка на ключе.
Одним из главных преимуществ такого подхода является то, что маршрутизаторы становятся очень простыми. Они представляют собой всего лишь датчик, формирователь импульсов и передатчик.
Сочетание многоразового использования физического уровня с интернет-протоколами позволяет создать сеть с очень недорогими узлами, которые также адресуются из глобального Интернета.
Требования
Целью разработки является создание простой, очень недорогой системы, которая может медленно передавать данные по многим типам носителей и при этом соединять устройства с интернетом. Подключение к интернету является ключевой частью разработки, поскольку большая часть ценности сетевого устройства обеспечивается удобным и широким доступом к нему. Более высокие уровни сети Internet 0 обычно представляют собой: SLIP, IP, а выше этого — UDP или реже TCP.
Протокольные уровни выбраны таким образом, чтобы требовалось минимальное количество кода, чтобы сохранить низкие расходы на компьютер. Internet 0 был реализован в небольших микроконтроллерах AVR. В большинстве существующих реализаций слои не отделены, потому что небольшой код важнее, чем элегантный дизайн.
Небольшое устройство преобразования обычно подключает локальную сеть устройств Internet 0 к последовательному порту компьютера, который действует как сетевой шлюз и межсетевой экран для выхода в интернет.
Устройства могут напрямую взаимодействовать друг с другом, не требуя сервера. Распределенная архитектура гарантирует отсутствие централизованной точки сбоя.
Назначение адреса и инициализация криптографического ключа иногда выполняются путем замыкания контакта на устройстве, в то время как главный контроллер передает сообщение о назначении. Безопасность обеспечивается с помощью упрощенной системы шифрования.
Описание
Internet 0 похож на последовательный порт, работающий со скоростью 9600 бод, за исключением того, что он отправляет данные с помощью фазово-импульсной модуляции и допускает отклонения времени до 30 %. Среда является широковещательной и полудуплексной. Программное обеспечение в приемных устройствах проверяет IP-адрес каждого пакета, отклоняя нежелательные пакеты.
Нулевой бит — это импульс длительностью одну микросекунду в центре первой половины времени бита, а единица — это импульс во второй половине времени бита. Данные отправляются как 8-битные байты. Байту предшествует время бита, которое имеет два импульса (в моменты времени 1 и 0), и заканчивается временем бита, которое имеет еще два импульса. В некоторых вариантах время стоп-бита является необязательным, а байты с двойным импульсом рассматриваются как разделители байтов.
Начальные и конечные временные интервалы с двойным импульсом позволяют приемнику синхронизироваться с началом байтов, а также измерять скорость передачи данных отправителя. Синхронизация на 8-битных байтах позволяет легко преобразовать интернет-0 соединение со скоростью 9600 бод в стандартный последовательный порт TCP/IP со скоростью 19200 бод. Измерение скорости передачи данных позволяет отправителям и приемникам использовать недорогие малоточные генераторы, такие как керамические резонаторы или RC-генераторы.
Самый распространенный интерфейс использует проводку питания устройства. Схема представляет собой небольшой поверхностно-монтируемый конденсатор между проводом сети переменного тока или проводом питания постоянного тока и одним цифровым выводом маленького микроконтроллера, который ненадолго включает и отключает высокомощный транзистор. Импульсы обычно генерируются с помощью программного обеспечения, которое переключает цифровой вывод ввода-вывода на микроконтроллере. Они принимаются через другой конденсатор микроконтроллером, вывод которого настроен как прерывание или как входной сигнал таймера.
Трудности коммерческого использования
Хотя Internet 0 работает во многих средах, для каждой конкретной среды передачи обычно существуют конкурирующие, уже существующие физические уровни, которые более надежны, имеют более высокую скорость или более низкое энергопотребление, такие как Homeplug или G.hn для сетевого подключения по линии электропередач или LIN для автомобилей. Хотя они обычно не такие гибкие и редко бывают такими же недорогими, они менее неожиданны.
На раннем этапе изучения концепции Sun Microsystems, Cisco и Schneider Electric были заинтересованы в коммерческом внедрении. В конечном итоге Schneider решила внедрить Zigbee, маломощный радиопротокол.
Примечания
- ↑ Krikorian, R. (2004-10-01). «Internet 0 — Inter-Device Internetworking» (en). BT Technology Journal 22 (4): 278–284. doi:10.1023/B:BTTJ.0000047605.74198.d5. ISSN 1573-1995.
Литература
- Gershenfeld, Neil; Krikorian, Raffi & Cohen, Danny (October 2004), The Internet of Things, Scientific American, <http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-internet-of-things>
- Cohen, D; Gershenfeld, N.: "Internet-0: Interdevice Internetworking", IEEE Circuits and Devices Magazine, September/October 2006, Vol:22, Issue:5, pp. 48–55
Ссылки
- Internet 0 at MIT's Center for Bits and Atoms
- Programming Bits and Atoms Google TechTalk by Neil Gershenfeld, 27 October 2008
- Internet 0: Inter-device Internetworking
- Internet 0 info
- Hyperhabitat: Reprogramming the World - Venice Biennale Architecture Exhibition
- Boing Boing - "Internet 0 -- Bringing IP to the Leaf Node