50年生生不息的以太网

50年生生不息的以太网
2024年08月30日 12:09 EETOP

来源:EETOP

位于美国加州的施乐帕洛阿尔托研究中心(PARC)已孵化出多项开创性的计算机技术,包括第一台使用图形用户界面的个人电脑Alto和第一台激光打印机。

帕洛阿尔托研究中心还因发明以太网而闻名,以太网是一种允许在同轴电缆上高速传输数据的网络技术。

以太网已经成为全球范围内有线局域网的标准,广泛应用于企业和家庭。诞生半个世纪后,以太网于去年被评为IEEE里程碑技术。

连接帕洛阿尔托研究中心的奥托计算机

以太网的发展始于1973年,当时正在设计奥托计算机的查尔斯•P.塞克尔(Charles P. Thacker)设想了一个网络,它可以使奥托计算机相互通信,并可与激光打印机和帕洛阿尔托研究中心连入阿帕网(ARPANET)的网关通信。帕洛阿尔托研究中心研究员、IEEE会士罗伯特•M.梅特卡夫(Robert M. Metcalfe)接受了开发该技术的挑战。不久,计算机科学家大卫•博格斯(David Boggs)也加入了梅特卡夫的工作。

梅特卡夫和博格斯设定了两项标准:网速必须足以支持激光打印机,还必须连接同一栋楼内的数百台计算机。

以太网的设计灵感来自夏威夷大学一个基于无线电的系统——随机接入夏威夷区域网(ALOHAnet)。计算机要发送信息时,会在共享通道上发送以接收方地址开头的数据包。若两条消息发生冲突,发送它们的计算机将随机等待一段时间,之后再试。

梅特卡夫在给同事的一份著名备忘录中概述了自己的提议,该提议当时被称为“阿尔托阿罗哈网络”。

使用同轴电缆而非无线电波可以更快地传输数据并限制干扰。2004年,梅特卡夫在IEEE历史中心的口述历史活动中表示,同轴电缆还意味着有用户加入或退出网络时不必关闭整个系统。

“有一种叫做有线电视插口的东西,可以让人们在不切断缆线的情况下接入同轴电缆。”梅特卡夫说,“因此,(博格斯和我)选择了同轴电缆作为我们的通信电缆。我在备忘录中描述了操作原则——高度离散、无中央控制,只有一个‘以太’。”

1973年,梅特卡夫和博格斯设计了当今以太网的第一个版本。梅特卡夫告诉IEEE历史中心,该网络以2.94Mb/s的速度发送数据,“网速足够快,可以为激光打印机输入数据,通过同轴电缆发送也很容易。”

帕洛阿尔托研究中心大楼的大厅中央铺设有一条9.5毫米厚的刚性同轴电缆。这条500米长的电缆上有100个收发器节点和N个被称为“刺穿式塔接器”的连接器。每个塔接器均为带有硬壳的小盒子,接头有两个探针,可以“钻”穿电缆的外绝缘层并接触到电缆的铜芯。因此,可以在现有连接处于活动状态时增加新节点。

每个刺穿式塔接器内都有D型接口,包括带有9个插脚和与之配对的9个插孔的插头。此类接口允许奥托计算机、打印机和文件服务器连入网络。

为了让这些设备通信,梅特卡夫和博格斯打造了第一个高速网络接口卡(NIC),这是一种连接到计算机主板的电路板。它包括现在被称为以太网端口的器件。

研究人员将最初的“阿尔托阿罗哈网络”改名为了“以太网”,以便更清楚地表明该系统可以支持任何计算机。帕洛阿尔托研究中心研究员艾伦•凯(Alan Kay)在本刊的一篇文章中回忆说,这反映了塞克尔早期的评论意见,即“同轴电缆只不过是受控制的以太网”。

1978年,梅特卡夫、博格斯、塞克尔和巴特勒•W.兰普森(Butler W. Lampson)因其发明获得了美国专利。

他们继续开发该技术,1980年,帕洛阿尔托研究中心发布了网速为10 Mb/s的以太网。根据IEEE里程碑条目介绍,该升级是与英特尔和数字设备公司(DEC)的研究人员合作完成的,旨在创建可广泛用于工业的以太网版本。

成为IEEE标准

1980年,以太网开始商业化并迅速发展成为了局域网行业标准。为了给计算机公司提供技术框架,1983年6月,以太网被IEEE 802局域网标准委员会采纳为标准。

目前,IEEE 802系列包括67个已发布的标准,其中49个项目正在开发。该委员会与世界各地的标准化机构展开了合作,会在国际上发布特定的IEEE 802标准。

帕洛阿尔托研究中心的设施外陈列了一块纪念该技术的牌匾。牌匾上写道:以太网有线局域网是施乐帕洛阿尔托研究中心于1973年在ALOHAnet分组无线网和以太网的启发下发明的。1980年,施乐、DEC和英特尔发布了10Mb/s同轴电缆以太网规范,成为了IEEE 802.3-1985标准。之后,以太网得到提升,实现了更高的速度、双绞线、光缆和无线介质,在全球的家庭、商业、工业和学术环境中无处不在。

里程碑计划由IEEE历史中心管理并得到了捐助者的支持,旨在表彰世界各地杰出的技术发展。

IEEE圣克拉拉山谷分会赞助了此项提名。落成典礼定于2024年5月18日在帕洛阿尔托研究中心举行。

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