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鸟联网(IP over Avian Carriers,IPoAC)是一个理论上使用诸如信鸽等鸟类来传输网际协议(即IP协议)数据的通讯提案。

最早在1990年4月1日,D. Waitzman在RFC 1149中发布了这一提案,之后在1999年的RFC 2549进行了更新。目前最新的相关的RFC文档则是在2011年4月1日发布的RFC 6214,其中详细讨论了如何将这一网络通讯手段应用到IPv6网络上。之后本文将基于这三篇RFC文档,进行简要的翻译和分析。

在RFC 1149中,D. Waitzman指出利用诸如信鸽等鸟类来传输网际协议(即IP协议)数据的通讯方式对于城域网是十分有效的,同时参与网络通讯的鸟类提供的是一种高延迟、低吞吐量以及低海拔(相较于卫星通讯或者一些无线电通讯)的服务(Avian carriers can provide high delay, low throughput, and low altitude service.),相较于IEEE802.3,IPoAC可以提供点对点的3D通讯,无法实现广播通信。不过D. Waitzman指出在早春时节之外,许多载体可以在彼此之间没有明显干扰的情况下使用(but many carriers can be used without significant interference with each other,outside of early spring)。同时,上述载体本身具有碰撞避免的方法,提高了网络整体的可用性。

传输的带宽与腿长相关,对于每个IP数据包来说,其MTU是可变的,并且出乎意料的随着载体年龄的增加而增加(The MTU is variable, and paradoxically, generally increases with increased carrier age.)。在受到数据报后,使用ORC光学扫描技术来讲数据报转换成可以使用通过电子传输的方式。IPoAC还具有内置的蠕虫检测和根除功能(An additional property is built-in worm detection and eradication.)需要注意的是,风暴会造成数据的丢失,对于传输路径的跟踪是自动生成的,这些跟踪痕迹将可以在木桩或者电线杆上被发现。

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一种典型的丢包情形

RFC 2549则提出了如何提高鸟类承载者的服务质量,比如可以使用运输量更大的鸵鸟(Ostriches),不过在某种程度上这会导致网络从3D退化到2D,并且需要架设桥梁来帮助鸵鸟进行运输。对于服务质量的监控,可以通过在鸟类承载者的翅膀上加上条形码,在经过这个网络中类似路由器的中介站时,可以选择合适的队列,来对每个承载者挨个扫码来判断每个鸟类的服务质量。不过这些鸟类承载者可能会在队列的过程中睡觉。在队列过程中,可以使用红色油漆来标记数据报的删除(Packets MAY be marked for deletion using RED paint while enqueued)。一种以重量来作为排队策略的方法可以通过天平来实现:

                                                      __
                                      _____/-----\   / o\
                                     <____   _____\_/    >--
                     +-----+              \ /    /______/
                     | 10g |               /|:||/
                     +-----+              /____/|
                     | 10g |                    |
                     +-----+          ..        X
                        ===============================
                                  ^
                                  |
                              =========

鸟类承载者如果等待了太长时间,会留下日志(log entries)一种可以作为石墨烯催化剂的物质,这一点在上图中也有所体现。使用鸟类承载者进行网络传输时,会消灭传输中的蜘蛛spiders,指的是网络爬虫,虽然这里确实是实际意义上的蜘蛛,从而减少网络通讯的流量。但是这些承载者会被镜子(流量镜像)所迷惑。

不建议采用轮询调度算法,虽然轮询调度(知更鸟)会很好的改善网络,但是其不支持必要的自动寻回的功能(知更鸟作为候鸟迁徙的习性)。NATs也同样不建议使用,与许多协议一样,修改嵌入大脑的IP地址很困难,而且鸟类携带者可能会吃掉NATs(不太明白这里NATs的指代,不过我倾向于指的是gnat:小昆虫) 这样的网络同样是支持多播的,不过这需要使用克隆设备。一只鸟类承载者的平均存活时间(TTL)大概是15年,由于这一TTL相对过大,所以扩展环搜索算法的使用将受到限制。

notice:

  • 鸽子的粪便会带来隐私问题。
  • 对于有陌生环境恐惧症的鸟类承载者在使用时将难以保障。
  • 关于哪种是现有技术,目前正在进行诉讼:载体还是蛋。(neta先有鸡还是先有蛋)

为了缓解迫在眉睫的IP地址的短缺问题,许多的服务提供商开始计划将服务转向IPv6,因此RFC 6214提出了如何将RFC 1149中的技术应用到IPv6网络上的一些想法。

根据RFC 2460,用于连接的最小MTU是1280字节,并且根据RFC 1149中的描述,MTU随着载体年龄的增加而增加,这意味着需要较大年龄的承载者应用于IPv6网络上。但RFC 1149中并未给出精确的年龄与毫克以及字节之间的转换关系,不过通过其中为了说明所举的例子,计算得出我们至少需要1岁的个体来参与IPv6网络。并且MTU和承载者的年龄并非呈现出线性关系,其承载量的多少呈现出少-多-少的趋势。传输时间也会受到承载者年龄的影响,从而影响带宽延迟积,进而影响TCP的性能。

为了提高效率,避免数据包在网络中传输时过度消耗能量,因此,帧格式将是存粹IPv6数据包,因此对于采用双协议栈的接收方必须检查每个数据包的前四位中的IP协议版本号,这是对IPv4和IPv6数据包的混合进行解复用的唯一方法。可以发现,这种传输方式不存在链路层。

RFC 2549也适用于IPv6情况。然而,RFC 2549的作者没有考虑区分服务模型RFC 2474的可用性。在其流量类别字段RFC 2460中携带非默认区分服务代码点(DSCP)值的IPv6数据包必须使用绿色或蓝色墨水进行特殊编码,以便DSCP在外部可见。请注意,不得使用红色墨水,以避免与RFC 2549中规定的红色涂料的使用相混淆。

RFC 2549没有考虑到不同类型的鸟类承载者对服务质量的影响。有些承载者速度很快,但只能携带非常小的有效载荷,并在短距离内运输;而另一些速度较慢,但可以携带大的有效载荷,并在非常长的距离内运输。根据数据包的DSCP值为数据包选择不同的承载者可能是合适的。实际上,根据RFC 2474,不同的承载者将实现不同的每跳行为。需要注意的是,鸽子是人类接触最多的可以预测其目的地的动物,因此鸟联网大多使用鸽子作为参考,因此常被错误地称为“鸽联网”,事实上的鸟联网并不等同于鸽联网,可以采用多种类型的鸟类来参与联网,而不仅仅局限于鸽子。

在没有对等协议的情况下,通过类似承载者的区域路由时,可能会导致路由突然改变、数据包循环和无序交付。类似地,通过掠夺性承载者的区域路由可能会导致严重的数据包丢失。强烈建议在用于创建路由表的路由算法中考虑这些因素。实施者应该考虑基于策略的路由,以确保在掠夺性承载者盛行的区域路由周围可靠的分组传递。

有证据表明,一些承载者倾向于吃掉其他承载者,然后吃掉原来的有效载荷。也许这提供了一种在IPv6有效负载中隧道IPv4数据包的新方法,反之亦然。(对于此处提出的这种隧道方法个人存在一定的疑问,参考RFC 2549,这样的隧道方法可能会导致数据包的严重损毁,以及难以获取)然而,在撰写本文时,脱封机制尚不清楚。好吧这里提到了

RFC 1149中的安全注意事项适用。此外,最近的经验表明传输部分会受到多种不同形式的拒绝服务攻击,尤其是在其驻留时。此外,缺少上述链路层标识符,再加上IPv6报头中缺少校验和,基本上意味着任何传输元素都可能被误认为任何其他元素,无法在网络层检测替换。使用某种上层安全机制似乎是一个非常好的主意。

需要注意鸟类承载者可能带了的潜在疾病风险(例如H5N1),必须采取适当的防范和检疫措施。

对于RFC 1149建议的规范,曾经进行过相应的实验:

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装载数据包

9个报文中4个报文成功传送,丢包率为55%,不过这主要是由于人为操作失误引起的:当天邻居放了一群更大的鸽子,这几只鸽子混到了其他鸽群里;由于太忙,至少两只鸽子因为忘关鸽笼门没带包就起飞了。尽管距离并不远,响应时间仍达到了54分钟到1.77小时。

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相对于RFC 1149提出的采用纸条的传输方式,使用大容量的存储介质可以显著的提升网络的带宽。一张TF卡重约0.25克,假设携带100张1TB的卡的情况下起飞,并曾经测定中等距离下信鸽的平均飞行速度大约每小时30英里,可以测算其带宽大约为$70Gbps$。不过这将会导致丢包的成本难以接受。

参考游戏未来ラジオと人工鳩的想法,或许采用类似的人造类鸟类承载者(例如游戏中提到的人工鸽子)会有着更好的可行性,可以提高对于网络的管理,提高网络的稳定性和可用性,以及无需克隆装置即可实现组播。具体的系统还未进行详细分析和研究游戏还没玩,不过可以作为相应的参考。

Reference

end☆~

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