40 時のイーサネット: ナプキンのスケッチからマルチへ

1980 年 9 月 30 日は、イーサネットが初めて商業的に導入された日であり、今年でちょうど 40 年前になります。これは、1975 年に Xerox によって申請された特許で 10 Mb/s ネットワーキングプロトコルとして初めて定義され、1980 年に市場に導入され、その後 1983 年に IEEE によって IEEE 802.3 として標準化されました。その後 37 年間にわたり、この規格には数多くの更新と改訂が加えられました。

現在のイーサネット規格には、当初の 10 Mbit/s から今日の最大 400 Gb/s までのさまざまな速度グレードだけでなく、これらのこれまで以上に高いデータレートを可能にするコアプロトコルへの無数の変更も含まれています。電力供給やバックプレーンルーティングなどのイーサネットのアプリケーション。イーサネットの信頼性と費用対効果により、1990 年の 10BASE-T イーサネット標準 (802.3i-1990) が誕生し、徐々にデスクトップ PC に実装されるようになりました。

最近のイーサネットは、その名前の由来となった発光エーテルと同じくらい存在しているため、これはイーサネットが他のソリューションと何が大きく異なるのか、また、イーサネットの要求に応えるためにどのような変更を経なければならなかったのかを考察するのに良い点のように思われます。ますます相互につながる世界。

最近では、ほとんどのコンピューターやコンピューター化されたガジェットは、グローバルインターネットに接続されていないと、ただの高価な文鎮に過ぎません。 1980 年代に遡ると、人々は、いわゆる「ローカルエリアネットワーク」(LAN) で何ができるかに気づき始めたばかりでした。 1960 年代と 1970 年代のメインフレームや端末システムの時代とは異なり、LAN には、オフィスや研究室などでマイクロコンピューター (IBM PC、ワークステーションなど) を接続する必要がありました。

スニーカーネットからイーサネットへの移行中、オフィスネットワークにはすぐに数千のノードが関与し、集中管理される素晴らしいオフィスネットワークの世界が誕生します。あらゆる文書がネットワーク経由で利用できるようになり、世界はオフィスのペーパーレス化に向けた準備が整ったかのように見えました。実際にはそんなことはありませんでしたが、ネットワーク (LAN および WAN) 経由で通信およびファイルを共有する機能は、今や日常生活の定番となっています。

変化したのは、コモディティネットワークテクノロジーの状況が急速に変化したことです。イーサネットの初期の競争相手は、小規模なネットワークプロトコルの緩やかな集合でした。これには、IBM のトークンリングが含まれます。 1980 年代にはイーサネットの推定弱点について多くの神話が形成されましたが、1988 年の SIGCOMM シンポジウムからのこの文書 (PDF) に要約されていますが、最終的にはイーサネットで十分であることが判明しました。

トークンリングの主な優位点は、イーサネットの衝突検出アプローチ (CSMA/CD) による多重アクセスではなく、決定論でした。これにより、イーサネットは帯域幅の 37% を超える飽和を維持できないという最も根強い通説が生まれました。

コスト上の理由から、イーサネットの初期は、よりスマートなスイッチではなく、ダムなハブが主流でした。これは、イーサネットアダプタが衝突を解決する必要があることを意味します。イーサネットハブを使用したことがある方ならご存知かと思いますが、イーサネットネットワークが混雑していることを示す最も確実な兆候は、ハブの「衝突」LED を一目見ることでした。イーサネットスイッチがより手頃な価格になると、ハブはすぐに姿を消しました。スイッチは、CSMA/CD に依存して物事を解決するのではなく、2 つの異なるノード間のルートを確立するため、ハブ (およびそれに伴うイーサネット) が多くのジョークの対象となっていた衝突問題全体が回避され、神話は崩れました。

イーサネットがより安価な Cat の使用を許可し始めると、 10BASE-T および Cat. の場合は 3 (UTP)。 5(e) 100BASE-TX (および関連) 規格用の UTP ケーブル、イーサネットは、家庭やオフィスから産業および自動車アプリケーションに至るまで、あらゆる分野の主要なネットワーキングテクノロジとして登場しました。

IEEE 802.3 に記載されている標準のリストはかなり恐ろしいように思えるかもしれませんが、平均的な人向けに簡略化されたリストが Wikipedia にも掲載されています。これらのうち、ある時点で遭遇した可能性が最も高いものは次のとおりです。

5GBASE-T および 10GBASE-T 規格も数年前から使用されていますが、現時点では 25 Gb および 40 Gb バージョンは確実にデータセンター向けに予約されており、Cat. ケーブルは 8 本ですが、最長 36 メートルまでしか配線できません。リストの残りの規格は主に自動車および産業アプリケーションを対象としており、中には 100 M ビット接続に対応するものもあります。

それでも、世界の一部の地域では実際にこの速度と同等かそれを超えるインターネット接続が存在しており、ギガビット全体ではもはや十分ではない時代が徐々に到来しています。ある時点でギガビット LAN がインターネット接続のボトルネックになる可能性があることを誰が予想したでしょうか。

1972 年に遡ると、ロバート "ボブ" メトカーフとデビッドボッグスを含むゼロックスのパロアルト研究センター (PARC) の数人のエンジニアは、ゼロックスアルトワークステーションをネットワークに接続する方法を提供する LAN テクノロジを作成するという任務を割り当てられました。レーザープリンターもゼロックスで開発されました。

この新しいネットワークテクノロジでは、数百台の個別のコンピュータが同時に接続し、十分な速さでデータをプリンタに送信できるようにする必要があります。設計プロセス中に、メトカーフ氏は、ハワイ大学で開発された無線パケットデータネットワークである ALOHAnet での経験を活用しました。

ALOHAnet の背後にある主なコンセプトは、クライアントの送信に共有メディアを使用することでした。これを達成するために、「送信前にリッスン」と要約できるプロトコルが実装されました。これは、「キャリアセンス多元接続」(CSMA) として知られるようになります。これは、イーサネットだけでなく、WiFi や他の多くのテクノロジーにも影響を与えることになります。イーサネットの場合、前述の CSMA/CD は初期のイーサネット標準の不可欠な部分を形成しました。

共通の媒体には同軸ケーブルが使用されており、すべてのケーブルの終端に貴重なターミネータを使用する必要がありました。ノードを追加するにはタップを使用する必要があり、イーサネットネットワークインターフェイスカードの BNC コネクタをバスに接続できるようになります。この最初のバージョンのイーサネットは、9.5 mm の太さの同軸ケーブルが使用されているため、「シックネット」(10BASE5) とも呼ばれます。 2 番目のバージョン (10BASE2) では、より細い同軸ケーブル (RG-58A/U) が使用されていたため、愛情を込めて「シンネット」と呼ばれていました。

結局のところ、イーサネットをトークンリングよりも魅力的なものにしたのは、シールドのないツイストペアケーブルの使用でした。安価なインターフェイスカードと合わせて、自宅やオフィスで LAN を必要とする人々にとって、これは非常に簡単なものとなりました。

10BASE5 または 10BASE2 ネットワークを設置または管理したことのある人ならおそらくご存知のとおり、バスの干渉、タップや AWOL ターミネータの問題により、1 日が本当に台無しになる可能性があります。トークンがトークンリングネットワークのどこにドロップされたかを特定することは、喜ばしいことではありません。イーサネットの共通媒体である「エーテル」部分は長い間スイッチのネットワークに置き換えられてきましたが、多くの IT プロフェッショナルはスターアーキテクチャにはるかに満足していると私は確信しています。

このようにして、私たちは太陽が降り注ぐハワイの島々から、家庭の LAN やデータセンターに電力を供給するテクノロジーを手に入れたのです。おそらく、今日のイーサネットと同じことを行うために別のものが登場したかもしれませんが、個人的には、物事がどのようにうまくいったかに非常に満足しています。私は子供の頃、90 年代後半に家に最初の LAN が導入されたことを覚えています。最初は弟と私がファイルを共有 (つまり LAN ゲーム) できるようにするためで、その後、ケーブルインターネット接続を共有するために使用されました。これにより、LAN パーティーを楽しんだり、家族全員のシステム管理者になったりするだけでなく、IPX/SPX、TCP/IP、その他多くのネットワーク関連の世界に慣れることができました。

お誕生日おめでとう、イーサネット。これからさらに革新的で革命的な 40 年が始まります。