На днях исследователи из компании IBM продемонстрировали прототип оптического чипсета, который, по замыслу создателей, откроет эпоху сверхскоростного Интернета. Чипсет позволяет увеличить скорость передачи данных в восемь раз по сравнению с максимальными скоростями, доступными на сегодняшний день, до 160 Гб/с. Так, стандартный фильм DVD-качества можно будет скачать всего лишь за одну секунду. Правда, как утверждают эксперты, такие скорости несут не только благо, но и множество серьезных проблем.

«Появление сетевого оборудования, обеспечивающего передачу информации с такой скоростью, открывает новую эру высокоскоростной связи, что приведет к преобразованию многих ИТ-отраслей, от связи до развлечений, — пояснила РБК daily Галина Данилина, менеджер по стратегическим коммуникациям IBM. — Оптические сети позволяют значительно увеличить скорость обмена данными, ускоряя потоки битов благодаря передаче по кабелям световых импульсов, а не электронов».

Для достижения этого нового уровня интеграции в чипсете ученые и инженеры IBM создали оптический трансивер (устройство для передачи и приема сигнала), электронные схемы которого выполнены на базе стандартной технологии CMOS (КМОП), используемой сегодня в массовом производстве большинства микросхем. Трансивер был объединен в единый блок с необходимыми оптическими компонентами, выполненными на основе других инновационных материалов, таких как фосфид индия (InP) и арсенид галлия (GaAs). Габаритные размеры этого интегрированного блока составили всего 3,25 на 5,25 мм.

Фосфид индия — один из материалов, играющих все более заметную роль в проектировании микросхем будущего. В прошлом году специалисты Intel объявили, что разработали оптический процессор на основе именно этого соединения. «Свет позволяет обмениваться информацией с гораздо большей скоростью и практически без потерь — этим он выгодно отличается от электричества, — рассказали нашему изданию в Intel. — Схемы из фосфида индия можно интегрировать на кремниевую подложку и использовать для передачи информации между ядрами процессора или для связи устройств на материнской плате. Кремний не способен излучать свет — вот почему для создания фотонных чипов требуется другой материал. Правда, интегрированная излучающая структура используется не внутри самой пластины чипа — приемы выращивания кристаллов кремния исключают возможность встроить в них элементы из фосфида индия. Об отказе от кремния при создании кристаллов, таким образом, и речи быть не может — на ближайшее десятилетие альтернативы этому материалу в архитектуре вычисляющих устройств нет».

«Про переход (по крайней мере, частичный) к оптическим технологиям в чипах говорят уже давно, — отмечает в беседе с РБК daily эксперт сайта Overclockers.ru Илья Гавриченков. — Почти все ведущие разработчики полупроводниковых приборов (в первую очередь IBM и Intel) изучают возможность замены используемых на данный момент в микросхемах медных соединений оптическими каналами связи. У оптических компонентов есть целый ряд преимуществ, в числе которых повышенная скорость распространения сигнала и отсутствие проблемы перегрева. Свет уже широко используется в компьютерных сетях: основные магистрали заменяются на оптоволоконные каналы с более высокой пропускной способностью. Разработчики микросхем надеются, что внедрение подобных технологий внутри полупроводниковых приборов позволит не только достичь более высоких скоростей работы, но и снизить их себестоимость».

Переход от электричества к свету — попытка решить проблему перегрузки линий Сети, становящуюся все более актуальной. «Взрывной рост объемов передаваемых по сетям данных при загрузке фильмов, телепередач, музыки и фотографий сформировал спрос на повышенную пропускную способность и быстродействие каналов связи, — говорит Галина Данилина. — Необходимость решения этой проблемы и обусловило широкое распространение оптической связи. Поскольку объемы передаваемых по сетям данных продолжают расти, исследователи ищут пути более эффективного использования оптических сигналов. Благодаря применению оптических сигналов могут обеспечиваться невиданные ранее характеристики полосы пропускания, надежности и точности передачи информации по сравнению с традиционными электрическими линиями связи».

Что же несет с собой восьмикратное увеличение сетевых скоростей? «Передача данных с такой скоростью позволит утвердиться ряду современных или совершенно новых интернет-сервисов, — рассказал РБК daily заместитель директора по маркетингу компании «Информзащита» Михаил Савельев. — Прежде всего речь идет об IP-телефонии, организация которой станет более доступной и простой. Более того, при таких скоростях вполне реально говорить о ресурсах IP-видеотелефонии. Это огромный рынок услуг, к настоящему времени заполненный буквально на доли процента. Оптические чипсеты способны придать импульс и развитию систем, использующих распределенные базы данных, быстрая синхронизация передаваемой информации позволит, скажем, сотрудникам одной фирмы, разбросанным по земному шару, в режиме реального времени работать над общим проектом».

Впрочем, и своя ложка дегтя тут тоже имеется, и еще какая. «С другой стороны, в столь высоких скоростях пересылки данных таится и огромная опасность, — прогнозирует г-н Савельев. — Если сейчас хакеру требуется некоторое время, чтобы «вынести» с сервера солидный объем данных, то оптические чипсеты позволят сократить эту операцию до нескольких долей миллисекунды: защитные программы могут не заметить столь быстрого взлома. Намного быстрее станет и подбор возможных ключей и паролей. У взломщиков, проводящих DDoS-атаки, просто исчезнет необходимость организовывать распределенную атаку: повалить любой сервер станет возможно с одного компьютера». По словам г-на Савельева, следует лечить подобное подобным: высоким скоростям сетей должны соответствовать и высокие скорости процессоров, позволяющие осуществлять столь экзотичные пока методы защиты, как, например, квантовая криптография.

Впрочем, эра сверхскоростного Интернета, как выяснилось, наступит не в этом и даже не в следующем году. «Оптический чипсет, продемонст­рированный IBM, — это всего лишь прототип, — поясняет Илья Гавриченков. — Серийное производство устройств, в которых будут применяться эти технологии, может начаться не ранее 2010 года и то при условии, что к разработанному IBM приемопередатчику будет добавлена вся остальная «начинка» серверов и компьютеров, соответствующая высоким скоростям. Таким образом, пока речь идет только о выполнении инженерами IBM очередного этапа исследовательского проекта, а не о найденной панацее от нехватки пропуск­ной способности сетевых каналов».

С оптическими процессорами дело еще сложнее. «На пути проникновения оптических технологий в полупроводниковые чипы пока еще стоит множество препятствий практического характера, связанных с трудностями преобразования электронных импульсов в световые и их последующей коммутацией, — отмечает г-н Гавриченков. — Поэтому, откровенно говоря, надеяться на появление микросхем с внутренними оптическими соединениями в ближайшем будущем надеяться не приходится».