Сложная проблема сохранения времени Интернета

Oct 15, 2023

Нейт Хоппер

В 1977 году Дэвид Миллс, эксцентричный инженер и ученый-компьютерщик, устроился на работу в COMSAT, спутниковую корпорацию со штаб-квартирой в Вашингтоне. Миллс был заядлым мастером: однажды он построил слуховой аппарат для дяди своей подруги и консультировал Форда о том, как можно установить в автомобили компьютеры с бумажной лентой. Теперь, работая в COMSAT, Миллс занялся разработкой ARPANET — компьютерной сети, которая стала предшественником Интернета. Несколько исследователей уже использовали сеть для подключения своих удаленных компьютеров и обмена информацией. Но точности данных, которыми обменивались, угрожал явный недостаток: машины не имели единого, надежно синхронизированного времени.

За десятилетия Миллс приобрел обширный опыт в области математики, инженерии и информатики. В начале семидесятых, будучи преподавателем в Эдинбургском университете, он написал программы, декодирующие коротковолновые радио- и телеграфные сигналы. Позже, главным образом ради развлечения, он изучал, как часы в энергосистеме могут отклоняться на несколько секунд в жаркий летний день. (Степень их смещений зависела не только от температуры, но и от того, использовала ли сеть уголь или гидроэнергию.) Теперь он сосредоточился на проблеме сохранения времени в обширной компьютерной сети. Время на часах, как узнал Миллс, является результатом бесконечного поиска консенсуса. Даже время, показываемое самыми точными в мире «главными часами», поддерживаемыми государством, представляет собой смесь показаний нескольких атомных часов. Главные часы, в свою очередь, усредняются, чтобы помочь создать международное гражданское время, известное как Всемирное координированное время и инициализируемое как UTC.

Чтобы решить проблему синхронизации времени в ARPANET, Миллс создал то, что программисты называют протоколом — набор правил и процедур, который создает лингва-франка для разрозненных устройств. ARPANET была экспериментальной и капризной: электроника регулярно выходила из строя, а технологические нарушения были обычным явлением. Его протокол был направлен на выявление и исправление этих проступков, создавая консенсус относительно времени посредством хитроумной системы подозрений. Миллс гордился своей озорной терминологией, и поэтому его система синхронизации часов отличала надежных «правдивых химеристов» от вводящих в заблуждение «фальшивокеров». Разработанная им операционная система Fuzzball облегчила раннюю работу. Миллс назвал свое творение «Протоколом сетевого времени», и вскоре NTP стал ключевым компонентом зарождающегося Интернета. Программисты следовали его инструкциям, когда писали код учета времени для своих компьютеров. К 1988 году Миллс усовершенствовал NTP до такой степени, что он мог синхронизировать часы подключенных компьютеров, которые показывали совершенно разное время с точностью до десятков миллисекунд — доли мгновения ока. «Я всегда думал, что это своего рода черная магия», — сказал мне Винт Серф, пионер интернет-инфраструктуры.

Сегодня мы воспринимаем глобальную синхронизацию времени как нечто само собой разумеющееся. Это критически важно для Интернета и, следовательно, для цивилизации. Жизненно важные системы — электросети, финансовые рынки, телекоммуникационные сети — полагаются на него, чтобы вести учет и отделять причину от следствия. NTP работает в партнерстве со спутниковыми системами, такими как система глобального позиционирования (GPS), и другими технологиями для синхронизации времени на наших многочисленных онлайн-устройствах. Например, время, отслеживаемое точными и точно выверенными атомными часами, может передаваться через GPS на многочисленные приемники, в том числе на вышках сотовой связи; эти приемники могут быть подключены к серверам NTP, которые затем распределяют время между устройствами, связанными между собой Интернетом, почти все из которых работают под управлением NTP (атомные часы также могут напрямую передавать время на серверы NTP). Протокол работает на миллиардах устройств, координируя время на каждом континенте. Общество никогда не было более синхронизированным.

На протяжении десятилетий Миллс был человеком, который решал, как должна работать НПТ (хотя он оспаривает предположение о том, что он действовал с полным суверенитетом). Причудливый, колючий, авторитетный, а иногда и непрозрачный — «Он не терпит дураков с радостью», — сказал один давний сотрудник, — он служил в Интернете Отцом Времени. Но срок его полномочий подходит к концу. Миллс родился с глаукомой. Когда он был ребенком, хирургу удалось сохранить часть зрения в его левом глазу, и он всегда работал с очень большими компьютерными дисплеями. Около десяти лет назад его зрение начало ухудшаться, и теперь он полностью слеп. Изучение компьютерного кода и написание пояснений и исправлений стали до безумия утомительными. Рисование диаграмм или составление сложных математических уравнений практически невозможно.