上週，我們通過《 》一文對鴿子網絡有了初步瞭解。而在今天的這篇文章中，我們將進一步介紹基於鴿子的“鴿聯網”是如何工作的，以及其中的現實意義。
今年2月，閃存技術公司SanDisk宣佈推出了全球首款容量達1 TB的MicroSD卡。與其它常見的MicroSD卡一樣，這款新產品體積小巧，尺寸僅為15毫米x 11毫米x 11毫米，重量則僅為250毫克。它的面世，意味著我們能夠在極小的物理空間之內存儲大量數據，且其售價僅為550美元。相比之下，第一款容量為512 GB的MicroSD卡出現在約一年之前，也就是2018年2月。
關於大數據的應用，雖然近兩年來計算技術得到了快速發展，但存儲問題一直無法形成突破，甚至相較於用戶在網絡之上訪問大量移動數據的能力相比，如今數據存儲技術可以說相當孱弱。
適用於“鴿聯網”的《禽類載體IP數據報傳輸標準》
幾十年以來，我們一直在利用各種不同類型的“物理方式”在不同地理位置之間傳輸數據——具體包括步行、通過郵件乃至其它更為奇特的方式。而回顧過去幾千年以來，我們習以為常的一種數據傳遞方式正是信鴿。雖然信鴿到底是利用怎樣的導航技術途經數百乃至數千公里返回家中到如今仍是個未解之跡，但經驗已經反覆證明，就純粹的傳輸帶寬而言（即每單位時間內在特定距離上傳輸的數據量），基於信鴿的“鴿聯網”擁有遠高於典型網絡的穩定性與運作效率。
▲ 摘自《禽類載體IP數據報傳輸標準》
1990年4月1日，David Waitzman向互聯網工程任務組的網絡工作小組提交了一份名為《禽類載體IP數據報傳輸標準》的制訂標準（簡稱RFC），如今簡稱為IPoAC。RFC 1149當中描述了“一種在禽類載體當中封裝IP數據報的實驗性方法”，以及一系列用於解決服務質量問題以及向IPv6過渡的更新建議（二者分別發佈於1999年4月1日與2011年4月1日）。
事實上，趕在愚人節期間提交RFC更新已經成為一種傳統，追溯到最初始於1978年的RFC 748，當時這一首份申請建議通過向Telnet服務器發送“IAC DONT RANDOMLY-LOSE”的方式禁止服務器隨機丟棄數據。而這，也成為後來RFC愚人節玩笑中最為關鍵的部分。1985年至1996年期間擔任歐洲核子研究中心網絡小組成員、2005年至2007年擔任IETF主席，現居新西蘭的Brian Carpenter解釋稱：“這樣的玩笑首先需要在技術上具有合理性（即不破壞物理定律），而且讀者必須在看完一整頁內容之後才會意識到它是個笑話。最後，笑話在內容上必須非常荒謬。”
Carpenter和他的同事Bob Hinden也在2011年創作了自己的愚人節RFC，旨在實現IPoAC for IPv6的現代化升級。事實上，即使是在發佈二十年之後的今天，IPoAC仍然擁有相當高的知名度。Carpenter告訴我們，“很多人都聽說過禽類信使這個說法。有一次，Bob和我在IETF大會上聊天，討論如何讓IPv6得到進一步普及。就在那個時候，將其與IPoAC結合起來的想法自然而然地出現了。”
作為最初定義IPoAC概念的報告，RFC 1149明確列舉了這一最新標準的諸多優點：
“可以通過對啄食順序進行優先調整，從而提供多種服務類型。其另一大重要屬性，在於內置蠕蟲檢測與根除機制。由於IP只承諾儘可能送達，因此可以容忍信使載體的丟失。隨著時間推移，信使載體能夠自我再生。雖然未指定廣播，但風暴有可能導致數據丟失。它會持續重試數據交付，直到信使載體墜地。審計與追蹤機制以自動化方式實現，具體行跡常見於車頂、廣場地面以及其它大型平面物體（鴿糞）。”
服務質量更新（RFC 2549）增加了其它一些相關細節：
“支持多播功能，但需要首先進行設備克隆。如果載體在停靠的樹木被伐倒，則載體可能會丟失。載體通過繼承樹進行傳播。這些載體的平均TTL為15年，因此在擴展環搜索方面的用途比較有限。”
鴕鳥同樣是一種可行的替代性載體，其擁有更強大的批量傳輸能力，但交付速度更慢，而且在交付區域之間必須使用橋接機制。
米其林指南當中也對服務質量做出了其它一些重要探討。
下面來看Carpenter對於IPoAC的IPv6地址更新，以及其它一些數據包路由潛在複雜性的觀點：
“在沒有對等協議的情況下，將載體路由至存在其它類似載體的區域時，有時會發生路由突然發生變化、數據包循環以及無序傳輸等問題。同樣的，將載體路由至可能存在天敵的區域時，則往往導致嚴重的數據包丟失。強烈建議在用於創建載體路由表的路由算法當中考慮諦幽默感經。實施者應當考慮採用基於策略的路由機制，以通過繞開領土性及掠奪性較強的其它兇猛載體活動區域的方式確保數據包的可靠傳送。”
有證據表明，一部分載體傾向於吃掉其它載體，而後攜帶上對方的有效載荷。也許這提供了一種在IPv6有效載荷中隧傳IPv4數據包的新方法——反之亦然。
鴿子的有效載荷與傳輸速率遠高於互聯網
▲ 雖然IPOAC標準在1990年才被首次提出，但信鴿發送信息的時間要長得多——大約在1915年
正如1990年首次提出的概念化標準所作出的闡述，通過IPoAC傳輸的數據的原始格式主要為在紙質材料上打印十六進制字符。在此之後，情況發生了巨大的變化。儘管每隻鴿子的承載能力基本保持不變，但在給定體積及重量範圍之內可攜帶的數據總量卻大幅增加。鴿子能夠攜帶的有效載荷與其體重之間的比值可以達到很高的程度。舉例來說，信鴿的平均體量約為500克，而在二十世紀初期，它們往往能夠在胸口綁上重量達75克的相機在敵方領土上執行偵察任務。
就此，我們採訪了馬里蘭州賽鴿愛好者Drew Lesofski，他向我們證實稱鴿子確實“能夠在任何距離的飛行當中全天攜帶等於甚至略大於75克的負載。”另外，信鴿擁有令人難以置信的飛行距離——其飛行世界紀錄來自一隻勇敢的信鴿，它從法國阿拉斯起飛，最終成功返回越南胡志明市的巢穴當中，全程11500公里，總用時為24天。當然，大多數鴿子都不需要飛這麼遠。Lesofski表示，目前常規的長距離比賽總賽程約為1000公里，鴿子們會以每小時70公里的速度持續飛行。而在短距離之內，短程賽鴿的速度可達到每小時177公里。
將這些數字結合在一起，意味著如果我們要使用一根重量為250毫克的1TB MicroSD卡來填滿最大載重量為75克的鴿子的揹包，那麼這隻小小鳥將能夠攜帶總計300 TB的數據。如果以最高的短程速度飛行，則這隻鴿子從舊金山前往紐約（4130公里）時，其數據傳輸速率將達到每小時12 TB，或者摺合為28 Gbps，這要比常規網絡的速率高出幾個數量級。在美國，常規互聯網連接的平均最大上傳速率一般出現在堪薩斯城（使用谷歌光纖），其速率也僅為微不足道的127.0 Mbps。在上傳速度方面，傳輸300 TB數據可能需要240多天。但在這段時間之內，我們的鴿子已經能夠將這一數據量環球傳播25次。
也許這個例子不太現實，因為我們的信鴿載體不可能全程處於短程衝刺狀態，所以下面對具體數據稍做調整。讓我們使用更具說服力的每小時70公里的平均飛行速度，且僅讓其攜帶最大載重能力的一半——即37.5克。那麼在同樣使用1 TB MicroSD卡的情況下，即使與特准能夠使用的極高速1 Gbps互聯網連接進行比較，鴿子仍然能夠勝出。事實上，在我們上傳完成所需要的時間之內，鴿子已經能夠繞地球半圈。總而言之，利用鴿子將數據發送至地球上的任何地方，其速度都要高於互聯網數據上傳方法。
當然，需要強調的是，這是一種純粹的傳輸帶寬比較。我們在這裡並沒有考慮到將數據複製到前端MicroSD卡所需要的時間或精力，以及如何將其裝載到鴿子身上，而後在鴿子到達目的地後另行讀取數據。其延遲顯然非常高，而且除了單向傳輸之外鴿聯網無法實現任何其它功能。最大的限制在於，信使鴿只能通過單一方向移動至另一個位置，這意味著我們將無法具體選擇目的地，而且必須首先將鴿子運送至它們的預定起飛地點，這大大限制了鴿聯網在實踐當中的實用性。
不過事實在於，即使是在最現實的假設條件之下，鴿子的有效載荷與速率仍然遠遠高於互聯網連接。換言之，鴿子的初始帶寬優勢是一種無可辯駁的事實。
考慮到這一切，利用鴿子攜帶數據的方案已經被投入實際測試，而且結果證明它們的表現相當出色。挪威卑爾根Linux用戶小組於2001年成功實施了IPoAC，他們在5公里距離之內為每隻鴿子發送了一條ping指令：
“這條ping指令的執行大約在當天12：15開始。我們決定在每個ping數據包之間採取7分半鐘的間隔，在理想情況下應該會出現少數幾次數據包無響應的情況。但實際情況並非如此。當時碰巧有一群居住在附近的鴿子飛來飛去，我們的鴿子們顯然不打算馬上回家，而是跟新夥伴們一起飛一會兒。考慮到之前一陣總是陰天，太陽總算出來了，它們想跟朋友們小聚一下確實可以理解。
但最終，歸巢的本能終於佔據了上風。經過大約一個小時的玩耍，終於有幾隻鴿子決定“改邪歸正”，開始朝著正確的方向前進。小組當中爆發出了歡呼聲。顯然，它們就是我們派出的鴿子——因為不久之後，我們從另一處站點位置獲得了第一隻鴿子降落在屋頂上的報告。
而最後，第一次返回的鴿子也終於現身。我們將小包從它的腿上小心解下、打開並進行了掃描。在手動驗證二維碼並糾正了幾項錯誤之後，該數據包被接收為有效數據包，我們再次為這次實驗的成功而歡呼起來。”
雖然愚蠢，但鴿聯網仍具有重要的現實意義
實際上，面對規模極為龐大的數據（我們可能很難真正駕馭這麼多鴿子信使），物理轉移同樣是一種極具可行性的方法。此前，亞馬遜公司就提供了一項名為Snowmobile的服務，通過一具由半掛卡車拉動的長達45英尺的堅固集裝箱傳輸數據——每個Snowmobile最多可以傳輸100 PB（相當於10萬TB）的數據。雖然在移動速度上無法與鴿子相提並論，但其管理難度也明顯更低一些。
大多數人似乎對於自己的數據上傳速度並不滿意，但又不打算花錢養上一批自己的鴿子信使。坦率地說，前期準備工作確實比較複雜，Drew Lesofski也承認鴿子本身擁有著一些與傳統數據包截然不同的屬性：
由於能夠輕鬆利用GPS技術進行監控，因此信鴿愛好者們能夠非常準確地瞭解這些鴿子們如何飛行，以及為什麼某些鴿子比其它鴿子速度更快。雖然在兩點之間明顯是直線最短，但鴿子們很少會以直線方式飛行。它們傾向於飛出個鋸齒形，即沿著大致方向飛行，而後在靠近目的地時進行具體路線修正。另外，雖然某些鴿子的體能更好因此飛行速度更快，但在健康狀況基本相當的兩隻鴿子之間，導航能力更強的鴿子可以輕鬆擊敗導航能力不行但飛行速度更快的鴿子。
作為潛在的數據載體選項，Lesofski對於鴿子抱有充分的信心，他解釋稱“我對於利用鴿子發送信息感到非常期待。”當然，他也抱有一絲不苟的謹慎態度：“我會一次至少放出三隻鴿子，以確保如果其中一隻的導航能力較差，那麼另外兩隻中也許會有一隻導航水平很高。另外，三隻鴿子的飛行速度都要比較出色才行。”
考慮到IPoAC在現實世界中面臨的種種挑戰，加上網絡（特別是無線網絡）的快速普及與提速，原本廣泛依賴於鴿子的大多數服務已經不再具有實際意義。在過去幾十年當中，人們開始越來越多地採用我們如今耳熟能詳的各類數據傳輸方法。
而且由於鴿子信使方案中存在一系列能夠直接想見的問題，因此與鴿子類似的其它載體替代品（例如固定翼無人機）也許更具可行性。話雖如此，鴿子們仍然保有一些關鍵的優勢：它們的擴展性更強，只需要幾粒花生就能夠打發（或者其它一些好吃的堅果）；它們本身可能更加可靠；它們擁有高度複雜的避障機制與天然集成的其它功能性硬件；它們本身也是自動續航領域的專家。
至於這一切對於IPoAC的未來意味著什麼，只能說標準已經確立在這裡，任何感興趣的朋友都可以一試——哪怕只是對其荒謬性感興趣。我們詢問Brian Carpenter是否有這項協議的進一步更新計劃，他表示他正在探索鴿子能夠攜帶量子比特。但即使IPoAC對於我們日常的數據傳輸需求確實顯得過於複雜（甚至有點愚蠢），步聯網與鴿聯網這類方案在可預見的未來仍將具有非常重要的現實意義。因為我們生成大量數據的能力，仍然比我們傳輸數據的能力要強大得多。
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