以太網的核心思想是利用* * *共享的公共傳輸通道。* * *共享數據傳輸通道的想法來自夏威夷大學。20世紀60年代末,諾曼·艾布拉姆斯和他的同事們開發了壹種叫做ALOHA系統的無線電網絡。這個地面無線電廣播系統是為了將瓦胡島上我們學校校園內的IBM360主機與分布在其他島嶼和海洋船只上的讀卡器和終端連接起來而開發的。系統初始速度4800 bps,最後升級到96O0 bps。該系統的獨特之處在於使用“入站”和“出站”無線電信道進行雙向數據傳輸。出站無線信道(從主機到遠處的島)相當簡單明了,只要將目的地址放在發送消息的報頭中,然後由相應的接收站解碼即可。入站無線信道(從島或船到主機)很復雜,但很有趣。它采用壹種隨機化的重發方式:操作員按回車鍵後,子站(島上的站)發送它的消息或包,然後站等待主站發回確認消息;如果在壹定的時間限制(200到1500納秒)內出站信道上沒有返回確認消息,遠程站(子站)就會認為兩個站在同時試圖傳輸,從而發生碰撞,破壞傳輸的數據。此時,兩個站點將再次選擇壹個隨機時間,並嘗試重新傳輸它們的數據包。這個時候,成功會很大。
這種基於競爭的網絡有兩層含義:
這種模式允許多個節點以簡單靈活的方式在同壹信道上準確傳輸。
使用該信道的站點越多,碰撞的概率越高,導致傳輸時延增加,信息流減少。
Norman Abramson發表了壹系列關於ALOHA系統理論和應用的文章,其中1970中的壹篇文章詳細闡述了計算ALOHA系統理論容量的數學模型。現在這款機型以經典的阿羅哈機型而聞名。當時估計ALOHA系統理論容量達到17%理論效率。1972中,通過同步接入將ALOHA改進為時隙ALOHA組廣播系統,效率提高了壹倍多。
Abramson及其同事的研究成果已經成為目前使用的大多數分組廣播系統的基礎,包括以太網和各種衛星傳輸系統。1995年3月,Abramson因其在基於競爭的系統方面的開創性研究工作獲得了IEEE的小林獎。
施樂PARC公司制造出第壹個以太網
我們今天所知道的以太網是在1972年鮑勃·麥卡夫來到世界著名的研究機構施樂公司的施樂帕洛阿爾托研究中心(PARC)的計算機科學實驗室工作時建立的。1972 PARC的研究人員發明了世界上第壹臺名為EARS的激光打印機和第壹臺名為ALTO的帶有圖形用戶界面的個人電腦。當時,梅特卡夫被施樂公司聘為PARC的網絡專家。他的第壹份工作是將施樂ALTO電腦連接到阿帕網(阿帕網是互聯網的前身)。1972年秋天,梅特卡夫拜訪住在華盛頓特區的阿帕網項目管理員時,偶然發現了艾布拉姆森在旱季對阿羅哈系統的研究成果。在閱讀Abramson關於ALOHA模型的著名論文1970時,Metcalfe意識到,雖然Abramson做了壹些值得懷疑的假設,但通過優化,ALOHA系統的效率可以提高到接近100%。最後,梅特卡夫因為他的基於包的傳輸理論獲得了哈佛大學的理學博士學位。
1972年底,梅特卡夫和大衛·博格斯設計了壹個連接不同奧拓電腦的網絡,然後把NOVA電腦連接到EARS激光打印機上。在開發的過程中,梅特卡夫將自己的作品命名為ALTO ALOHA network,因為該網絡是基於ALOHA系統,並與許多ALTO計算機相連。世界上第壹個個人計算機局域網——ALTO ALOHA網絡於5月22日開始首次運行,1973。這壹天,Mctcalfe寫了壹份備忘錄,說他把網絡重新命名為以太網,靈感來源於“電磁輻射可以通過發光的以太傳輸的想法”。最初的實驗性PARC以太網運行速度為2.94Mbps(每秒兆比特),有點零碎。原因是第壹個以太網的接口定時器使用ALTO系統時鐘,這意味著每340納秒發送壹個脈沖,導致傳輸速率為2.94Mbps,當然,以太網比最初的ALOHA網絡有很大的改進,因為以太網的特點是載波監聽。也就是說,每個站在發送它自己的數據流之前必須監聽網絡。因此,壹種改進的重傳方案可以將網絡的利用率提高近100%。到1976年,PARC的實驗以太網已經發展到100個節點,並且已經運行在1000米的粗同軸電纜上。施樂急於把以太網變成產品,所以改名為施樂有線。然而,在1979年,當DEC、Intel和Xerox ***對這個網絡進行標準化時,又恢復了以太網這個名稱。1976年6月,Metcalfe和Boggs發表了壹篇名為《以太網:局域網中的分布式分組交換》的著名論文。1977年底,梅特卡夫和他的三個合作者獲得了“帶沖突檢測的多點數據通信系統”的專利,多點傳輸系統被稱為CSMA/ CD(載波監聽多路訪問和沖突檢測)。從此,以太網正式誕生。
DEC,InteI和Xerox標準化以太網。
20世紀70年代末,出現了幾十種局域網技術,以太網就是其中之壹。除了以太網,當時最著名的網絡有Data General公司的MCA、Network Systems公司的Hyperchannel、Data' Point公司的ARCnet和Corvus公司的Omninet。讓以太網最終坐上局域網寶座的不是她的技術優勢和速度,而是Metcalfe的以太網版本成為了行業標準。
1979年初,離開兩年後回到PARC施樂公司的梅特卡夫接到了在DEC工作的戈登·貝爾的電話,貝爾想和DEC和施樂***討論建立以太局域網的想法。梅特卡夫認為與不同的制造商壹起開發以太網是壹個好主意,但梅特卡夫此時也無能為力,因為施樂希望保護自己的專利,限制梅特卡夫為DEC工作,因此梅特卡夫建議DEC直接與施樂高管討論將以太網變成行業標準的計劃,最終施樂邁出了這壹步。?
DEC和施樂在工業標準上合作的障礙之壹是反壟斷法。律師霍華德·查尼(Howard Charney)是梅特卡夫在麻省理工學院的朋友,建議他將真正的以太網技術轉移到標準化組織(查尼很快成為3Com的創始人之壹)。?
在訪問華盛頓特區的NBS時,Metaclfe遇到了壹位在NBS工作的英特爾工程師,他正在為他先進的25MHz VLSI NMOS集成電路處理技術尋找新的應用。這家朱利安必和的優勢很明顯:施樂提供技術,DEC技術力量雄厚,是以太網硬件的強勢供應商。英特爾提供以太網芯片組件。不久,梅特卡夫離開施樂,成為壹名企業家和經紀人。1979年7月,DEC,Intel,Xerox準備召開三方會議,第壹次三方會議於1979年正式召開。1980年12月30日,Intel和Xerox公布了“以太網,壹個局域網:數據鏈路層和物理層規範,版本1.0”的第三稿,也就是現在著名的以太網藍皮書,也就是DIX(由三家公司名稱的首字母組成)版本1.0規範。如上所述,最初的實驗以太網工作在2.94Mbps,而DIX開始工作在20Mbps,最後下降到10Mbps。在接下來的兩年裏,DIX重新定義了標準,並在1982中發布了以太網2.0版規範作為終結。?
在DIX進行以太網標準化的同時,全球專業組織IEEE組建了壹個委員會來定義和推廣工業局域網標準,以辦公環境為主要目標。該委員會被稱為802項目。雖然DIX Group已經發布了以太網規範,但它仍然不是國際公認的標準。因此,在1981年6月,IEEE802工程決定成立壹個802.3分委員會,在DIX工作成果的基礎上產生壹個國際公認的標準。壹年半後是1982 19。1983該草案最終作為IEEE10 BASE5出版。(選擇縮寫10BASE5是因為標準規定了使用基帶的傳輸速率為10MbpS,節點之間的距離為50米。802.3和DIX以太網2.0在技術上是有區別的,但是這個區別非常小。今天的以太網和802.3可以看作是同義詞。在此期間,施樂公司已經在以太網的專利下將其中的四塊轉讓給了IEEE,所以現在任何人都可以以65,438美元+0,000美元的價格從IEEE獲得以太網許可證。在1984年,美國聯邦政府以FIPS公共107的名義采用了802.3標準。1989 ISO采用了標準號為IS88023的802.3以太網標準。至此,IEEE標準8O2.3正式獲得國際認可。
3Com產品化以太網
當DEC、Intel和Xerox的工程師們還在完成以太網規範的時候,Metcalfe已經在尋求其他的商業利益,Jing拒絕了Steve Jobs加入蘋果公司開發網絡的建議。從65438年6月到0979年6月,鮑勃·麥卡夫、霍華德·查尼、羅恩·克雷恩、格雷格·肖和比爾·克勞斯組建了壹家計算機通信和兼容性公司,也就是現在著名的3Com公司。
1980年8月,3 Com公司公布了其首款產品,即面向Unix的商業版TCP/IP,該產品於1980年2月正式上市,並於1981年2月制定了宏大的商業計劃。3 Com獲得大量風險投資,在1981,也就是官方標準正式公布前的18個月,3Com已經將其第壹批符合802標準的產品(3C100收發器)投放市場。1981年底,公司開始銷售DEC PDP/11+0系列和VAX系列的收發器和卡,以及Intet Multibus和Sun Microsystems的收發器和卡。
Metcalfe最初的商業計劃是投資1980風險資本用於開發新的個人電腦的以太網適配器,因為新的個人電腦剛剛在世界各地興起。在1981年,Metcalfe與所有主要的PC公司(包括IBM和Apple)談判建立以太網適配器。在蘋果公司工作的史蒂夫·喬布斯立即同意了。壹年後,3Com為蘋果電腦配置的第壹批以太網產品投放市場。這款名為Apple Boxes的以太網設備是壹個連接Apple II並口的笨拙機箱,在市場上以失敗告終。壹直以創造歷史著稱的IBM當時也公布了最初的IBM PC,但由於IBM忙於發明自己的令牌環網,沒有和3Com合作。然而,3Com決定在沒有IBM合作的情況下推進自己的計劃,並開始開發EtherLink ISA適配器。18個月後,也就是1982年9月29日,第壹臺EtherLink上市,隨機配置了相應的DOS驅動軟件。
第壹個以太網鏈路在許多方面取得了技術突破:
以太網網卡可以通過矽半導體集成工藝實現。1983,3Com成為新成立的Seeq科技公司的合夥人。Seeq公司承諾在其VLSI技術中使壹個矽片包含大多數分立控制器功能,從而減少印刷板上的元件數量及其成本,並為收發器在印刷板上的組裝留下足夠的空間。1982中期,EtherLink成為第壹個包含以太網VLSI控制器矽片的網絡接口卡(NIC)——SEEQ 8001。
更重要的是,EtherLink成為IBM PC的第壹個以太網ISA總線適配器,這是以太網發展史上的壹個裏程碑。因為Seeq矽片價格低,3Com可以賣950美元的EtherLink,比之前賣的其他卡和收發器便宜很多。
在引入EtherLink適配器之前,所有以太網設備的特征是外部MAU收發器,它連接到以太網的細同軸電纜。由於VLSI芯片節省了大量空間,收發器可以集成在卡上。由於傳統的粗同軸電纜存在各種缺點,3Com公司也采用了新的細電纜布線方法。
以太網的設計者Ron Crane發明了稱為細電纜以太網的基本概念,並很快成為事實上的標準。這種細電纜以太網有很多優點:不需要額外的收發器和收發器電纜,價格便宜。由於細同軸電纜易於安裝和使用,它使網絡對用戶更加友好。?
梅特卡夫決定瞄準IBM PC,這讓3Com受益匪淺。當時IBM設計IBM PC主要是作為家用電腦使用;然而,開始大量購買個人電腦的是公司,而不是家庭用戶。1982年,PC的需求超過了預測。IBM在壹個月內售出了20萬臺PC,是公司最初預測的兩倍,這使得IBM的工廠加班加點,在壹年內生產出需要兩年半才能滿足市場需求的產量。1981年初,IBM XT上市。此時,IBM已經占據了75%的PC業務市場。不幸的是,IBM沒有意識到公司想把他們的個人電腦連接到互聯網上。到1983,以太網的業務蒸蒸日上,3Com的股票在1984開始上市。同年,3Com、ICL(國際計算機有限公司)和惠普向IEEE提交了細電纜以太網的概念,很快IEEE將其與l0BASE2壹起認可為官方標準。因為節點到節點的距離縮短到200米,所以標準叫10ba se 2;;此外,它也被稱為Cheapernet,因為它使用廉價的細同軸電纜。
好主意,但是速度太慢?
細電纜以太網在許多方面都優於傳統以太網。細纜以太網用便宜靈活的細同軸電纜代替昂貴的黃色粗同軸電纜。此外,大多數細電纜以太網接口卡(NIC)都有內置收發器,這使其易於安裝並降低成本。
但是,細電纜以太網仍然存在壹些主要缺點,如由於意外事故或用戶的壹些粗心大意(這種情況經常發生)導致同軸電纜斷裂,從而導致整個網絡癱瘓。此外,網絡兩端需要正確的端接,網絡重新配置是壹個問題——如果用戶物理移動,則必須相應地重新布線網絡電纜,這往往不方便,並且容易發生事故。
1983年底,英特爾公司的鮑勃·加林開始與美國電話電報公司和NCR合作,研究以太網在非屏蔽雙絞線(UTP)電話線上的運行。NCR建議采用類似於細電纜以太網的總線結構,而美國電話電報公司電話公司熱衷於類似於目前電話布線結構的房子結構。UTP星型配置的優點是多方面的:安裝、配置、管理、查找故障簡單,成本低;這種星形布局是壹種突破,因為它允許使用結構化布線系統,用單線將每個節點連接到中心集線器,這對於安裝、故障查找和重新配置來說顯然是壹個明顯的優勢,並且可以大大降低整個網絡的成本。
1984年初,14公司參與了UTP以太網的研究活動,討論很多,主要集中在如何讓快速以太網在UTP線上運行。他們確認低速以太網(l-2Mbps)可以在類別3線路上運行,並且可以滿足電磁幹擾規定和串擾限制。然而,壹些經銷商強烈反對將速度降低到正常以太網速度的10%,這很快讓許多人失去了興趣,包括以太網的兩大領導者3Com和DEC,而其他參與者則認為1Mbps對於IBM PC和XT機的PC網絡來說已經足夠快了。經過激烈的技術討論,該小組投票決定將以太網恢復到1Mbps。
10公司決定實施lMbps以太網,並與IEEE進行了討論。IEEE802小組委托以加林為首的StarLAN任務組進行標準化工作。1956年,作為IEEE802.3的新標準,1BASE5被批準實施(StarIAN可以支持hub到節點的距離長達250米,1BASE5中的5表示節點到節點的距離為500米)。?
斯塔蘭快死了
1984年,以惠普和美國電話電報公司為首的經銷商向市場推出了StarLAN hub網卡。上世紀80年代,StarIAN完成了數百萬次連接,但包括3Com和DBC在內的許多分銷商已經認定1Mbps太慢了——在計算機行業已經形成了每兩年將性能翻倍的傳統,壹些客戶和分銷商將lMbFs以太網視為壹種落後的行為。(1984年,IBM宣布了基於Intel80286微處理器的PC AT。兩年後,在StarLAN 1BASE5標準獲批的那壹年,英特爾推出了80386微處理器。這種32位CPU比上壹代80286強大許多倍。所以,星蘭不可能得到行業和市場的支持再次騰飛。最後在1987進入下跌。當時,SynOPtics推出了LATTISNET,並提交了在常規電話線上實現全速10Mbps以太網性能的產品。不久,LAT TISNET被IEEE按照雙絞線以太網進行標準化,命名為10BASE-T,由此,StarLAN和Galin的死期屈指可數,但作為無屏蔽雙扣和星形以太網的先驅,他們的功績是不可磨滅的。