Интернет развивается не линейно, а экспоненциально. Количество узлов в нем удваивается каждые пять лет. Более того, центральная и периферическая части сети растут по разным законам.
Группа китайских ученых под руководством Го Цин Чжана получила в свое распоряжение большой массив данных о состоянии всемирной сети. В качестве единицы, в которых измерялся размер сети интернет, они выбрали автономную систему, а не количество веб-сайтов или пользователей.
То есть каждый узел паутины представлял собой одну автономную систему. Ее владельцем может быть крупный поставщик интернет-услуг, университет или просто большая компания. А связь между ними – это как физическая связь (оптоволоконный кабель, соединяющий две сети), так и коммерческая (бизнес-соглашения между владельцами сетей).
Пять лет, с 2001-го по 2006 год, каждые полгода исследователи получали данные о количестве автономных систем (АС) и о том, как они связаны. А затем математики принялись за обработку этих данных. Они решили сравнить реальное положение вещей в эволюции сети интернет с тем, что предсказывают модели.
Полученная зависимость количества автономных систем от времени хорошо описывалась экспоненциальной функцией. Для компьютерных и информационных систем такую зависимость часто называют законом Мура. Период, когда размер сети интернет (в терминах автономных систем, конечно) удваивается, оказался равен 5,32 года.
Часть теоретических моделей действительно предсказывали экспоненциальный рост интернета со временем, однако многие ученые склонялись к линейной модели. Но, по словам китайцев, прямой линией можно описать рост всемирной сети только на небольших отрезках времени.
Стоит отметить, что в отличие от классического случая применимости закона Мура данный результат все же выглядит вполне предсказуемым. А вот остальные наблюдения не столь очевидны. Например, ученые выяснили, что не вся сеть интернет развивается одинаково.
Для начала они выделили некий «центр интернета», или ядро, то есть комплекс центральных автономных систем, наиболее связанных с другими участниками сети. Они ввели такое понятие, как уровень связанности, и назвали его k. Числу k соответствовало количество связей, выходящих из каждого узла, то есть физического соединения между автономными сетями. Потом они применили метод, позволяющий выделить наиболее важную часть интернета – обеспечивающую наибольшее количество связей. Осуществили они это довольно просто – последовательно удаляя из сети узлы с наименьшим k. То есть сначала в ядре остались узлы с k не меньше двух, затем трех и так далее. В итоге в ядре остались узлы только с максимальным k, так называемое kmax-ядро. Их количество составило всего лишь 0,3% от общего количества всех узлов.
С 2001-го по 2006 год размер kmax-ядра вырос всего лишь с 15 до 25. Причем начиная с 2003 года этот показатель развития сети вообще не возрастал. Из чего авторы сделали вывод, что ядро сети не связано с ее полным размером, а имеет некий предел. Он определяется информационной емкостью отдельных автономных систем, а также коммерческими соглашениями, принятыми между ними.
Более того, выяснилось, что число АС, входящих в ядро, также растет очень медленно. То есть вклад в бурный рост сети вносят только периферийные АС, а не центральные (центральные в информационном, а не в географическом смысле). То есть по большому счету ядро и периферия развиваются по разным законам. Эта странность, по словам наблюдателей, замечена впервые и ее не объясняет ни одна модель.
Ученые решили исследовать и связи между узлами, чтобы понять, насколько они логичны. Для этого случайным образом перемешали в системе все соединения, то есть изменили их направления, оставив общим число. Оказалось, что наш интернет гораздо менее эффективно и более замысловато связан, чем даже случайная модель. Например, входящие в ядро АС связаны друг с другом в разы меньше, чем были бы связаны, распределись связи случайно. Авторы анализа также приписывают этот факт человеческому фактору, то есть возможности компаний договориться между собой. Стоит отметить, что число связей между главными узлами все же растет и на 2006 год оно значительно приблизилось к «случайному».
Собственно, сам вид сети, а также узлы и связи между ними наглядно представлены на рисунке к заметке.
Сами же ученые надеются, что их работа сможет лучше понять топологию, то есть физическое строение сети интернет, а также механизмы, лежащие в основе ее развития. Возможно, полученные данные позволят построить новые модели эволюции всемирной паутины, что, в свою очередь, самим компаниям даст возможность развиваться осмысленнее, увеличивая скорость передачи данных и обеспечивая бесперебойный доступ пользователей к всемирному разуму.
