«Мать интернета»: как Радья Перлман разработала протокол остовного дерева

Радья Перлман — американская программистка, математик и инженер, чьи разработки легли в основу работы современных компьютерных сетей. Больше всего она известна как создательница алгоритма остовного дерева, на котором основан, можно сказать, самый главный интернет-протокол. За свои достижения Радья Перлман даже получила прозвище «мать интернета».

Музыкант с сердцем программиста: первые шаги Радьи Перлман

Радья Джой Перлман родилась в 1951 году в Портсмуте, штат Вирджиния. Ее родители были инженерами: отец работал над радиолокационными системами, а мать, математик по образованию, занималась программированием. При этом сама Радья совсем не соответствовала стереотипу будущего технаря: она не разбирала домашние приборы и музыкой.

С программированием Перлман впервые столкнулась еще в школе, когда учитель отправил нескольких учеников на занятия в Технологический институт Стивенса. Первый опыт скорее напугал ее: остальные подростки рассказывали, как в детстве собирали радиоприемники, а Перлман даже не понимала, о чем они говорят! 

По-настоящему программировать она начала уже в Массачусетском технологическом институте, когда ассистент на курсе физики предложил ей написать программу для его проекта. Во время учебы она подрабатывала в местной лаборатории Logo, где изучали способы обучения детей простейшему кодингу.

Карьерный путь Радьи Перлман

Именно при институте Перлман разработала TORTIS — Toddler's Own Recursive Turtle Interpreter System. Система позволяла дошкольникам управлять роботом-«черепахой» с помощью специальных панелей с кнопками: его можно было заставить ехать вперед, поворачивать, рисовать, включать свет или подавать звуковой сигнал.

Программирование захватило Радью Перлман. После магистратуры она устроилась в BBN Technologies и начала заниматься сетевыми протоколами. В 1980 году Радья перешла в Digital Equipment Corporation, где работала над маршрутизацией по состоянию каналов. Ее разработки вошли в протокол IS-IS, который впоследствии был стандартизирован и до сих пор применяется, в том числе в крупных IP-сетях.

Но самой известной задачей Перлман стала проблема протокола (сегодня он один из самых популярных в мире) Ethernet. Однако у ранних Ethernet-сетей была неприятная особенность. Если между устройствами образовывался замкнутый цикл, файлы могли снова и снова пересылаться по кругу, а их копии — быстро заполнять сеть.

Создание протокола остовного дерева

В DEC Перлман получила задачу придумать механизм, который позволял бы соединять сети несколькими путями, но автоматически исключал петли. Ее решение заставляло сетевые мосты самостоятельно строить остовное дерево: выбирать корневой мост, вычислять оптимальные пути к нему и временно отключать избыточные соединения. Физически резервные линии оставались на месте, поэтому сеть могла построить дерево заново.

По воспоминаниям Перлман, руководитель поставил задачу в пятницу и ушел в отпуск. К концу следующего вторника у нее уже был готовый код. Остаток недели программист потратила на стихотворение Algorhyme, объяснявшее принцип остовного дерева.

Позднее подход вошел в семейство стандартов IEEE 802.1 для сетевых мостов. STP позволил создавать Ethernet-сети с резервированием, которые не требовали от администратора вручную предотвращать каждую возможную петлю.

Радья Перлман сегодня

В 1988 году программист получила докторскую степень в MIT. В диссертации она рассуждала о том, как заставить сеть продолжать работать, даже когда некоторые ее узлы ведут себя неисправно. Свою дальнейшую работу она посвятила сетевой безопасности, отказоустойчивости и криптографии.

После DEC Радья Перлман работала в Novell, Sun Microsystems, Intel и, наконец, в Dell Technologies. Помимо исследований она даже написала учебник о кибербезопасности. На ее счету более 200 американских патентов. В 2014 году Перлман включили в Internet Hall of Fame, а в 2016-м — в National Inventors Hall of Fame. 

Что интересно, к своему известному прозвищу «мать интернета» она относится скептически. TCP/IP создавали Винт Серф и Боб Кан, Ethernet разработал Роберт Меткалф, DNS — Пол Мокапетрис, а сама Перлман решила несколько других фундаментальных проблем сетей. Интернет в этом смысле оказался многодетной семьей... Но мы обожаем всех его родителей.