Historia de Ethernet
El origen de Ethernet: el sistema de radio ALOHA
La idea central de Ethernet es utilizar un canal de transmisión público compartido.
La idea de compartir canales de transmisión de datos surgió en la Universidad de Hawaii.
A finales de la década de 1960, Norman Abramson y sus compañeros de la escuela desarrollaron una red de radio llamada sistema ALOHA.
Este sistema de transmisión de radio terrestre conectará la computadora central IBM360 de la escuela en el campus de la isla de Oahu con lectores de tarjetas y terminales distribuidos en otras islas y embarcaciones oceánicas. conectado.
La velocidad inicial del sistema era de 4800 bps y finalmente se actualizó a 96O0 bps.
La característica única de este sistema es que utiliza canales de radio "entrantes" y "salientes" para la transmisión de datos bidireccional.
El canal de radio de salida (desde el ordenador anfitrión hasta la isla distante) es bastante sencillo y directo, basta con poner la dirección de destino en el encabezado del mensaje transmitido y luego hacer que la estación receptora correspondiente lo decodifique.
El canal de radio entrante (desde la isla o el barco al anfitrión) es más complicado, pero interesante. Utiliza un método de retransmisión aleatoria: la estación secundaria (la estación en la isla) en el operador después de golpear. la tecla Retorno, envía su mensaje o paquete de información, y luego la estación espera a que la estación principal envíe de vuelta un mensaje de confirmación si dentro de un cierto límite de tiempo (200 a 1500 nanosegundos), el mensaje de confirmación no se devuelve en la salida; canal, entonces la estación remota (estación secundaria) pensará que las dos estaciones están intentando transmitir al mismo tiempo, por lo que se produce una colisión, lo que provoca que los datos de transmisión se destruyan. En este momento, ambas estaciones elegirán un tiempo aleatorio nuevamente. e intentar reenviar sus paquetes de información. En este momento, la certeza de éxito es muy alta. Este tipo de red se denomina red de contención porque diferentes estaciones compiten por el mismo canal.
Esta red basada en contención tiene dos significados:
Este modo permite que múltiples nodos transmitan con precisión en el mismo canal de una manera simple y flexible.
Cuantas más estaciones utilicen el canal, mayor será la posibilidad de colisiones, lo que provocará mayores retrasos en la transmisión y una reducción del rendimiento de la información.
Norman Abramson publicó una serie de artículos sobre la teoría y aplicación del sistema ALOHA. Uno de los artículos de 1970 detalló el modelo matemático para calcular la capacidad teórica del sistema ALOHA.
Este modelo ahora se conoce como el modelo ALOHA clásico. En aquel momento se estimaba que la capacidad teórica del sistema ALOHA alcanzaba una eficiencia teórica del 17%.
En 1972, ALOHA se mejoró y se convirtió en el sistema de transmisión grupal ALOHA con franjas horarias mediante acceso sincrónico, lo que duplicó con creces la eficiencia.
El trabajo desarrollado por Abramson y sus colegas se ha convertido en la base de la mayoría de los sistemas de transmisión de paquetes actualmente en uso, incluidos Ethernet y varios sistemas de transmisión por satélite.
En marzo de 1995, Abramson recibió el premio Kobaya Shi del IEEE por su trabajo de investigación pionero sobre sistemas basados en contención.
Xerox PARC crea la primera Ethernet
La Ethernet tal como la conocemos hoy fue pionera en 1972, cuando Bob Metcalfe llegó al trabajo del laboratorio de informática del Centro de Investigación Xerox de Palo Alto (PARC), Xerox es una institución de investigación de renombre mundial.
En 1972, los investigadores de PARC inventaron la primera impresora láser del mundo llamada EARS y el primer PC con una interfaz gráfica de usuario llamada ALTO.
En ese momento, Metcalfe había sido contratado por Xerox como experto en redes en PARC. Su primer trabajo fue conectar la computadora Xerox ALTO a Arpa (Arpa era el predecesor del Inter).
En el otoño de 1972, Metcalfe estaba visitando a los administradores del programa Arpa que vivían en Washington, D.C., y se topó con la investigación de la fase seca de Abramson sobre el sistema ALOHA.
Mientras leía el famoso artículo de Abramson de 1970 sobre el modelo ALOHA, Metcalfe se dio cuenta de que, aunque Abramson había hecho algunas suposiciones cuestionables, la eficiencia del sistema ALOHA se podía mejorar hasta casi el 100% mediante una optimización del 100%.
Finalmente, Metcalfe se doctoró en ciencias por la Universidad de Harvard por su teoría de la transmisión basada en paquetes.
A finales de 1972, Metcalfe y David Boggs diseñaron una red para conectar diferentes ordenadores ALTO, y luego conectaron el ordenador NOVA a la impresora láser EARS.
Durante el proceso de desarrollo, Metcalfe nombró a su proyecto red ALTO ALOHA porque la red estaba basada en el sistema ALOHA y conectaba numerosas computadoras ALTO.
La primera red de área local de ordenadores personales del mundo, la red ALTO ALOHA, comenzó a funcionar el 22 de mayo de 1973.
Ese día, Mctcalfe escribió un memorando diciendo que había cambiado el nombre de la red Ethernet (Ether), que se inspiró en "la idea de que la radiación electromagnética se puede propagar a través del éter brillante".
El PARC Ethernet experimental original funcionaba a una velocidad de 2,94 Mbps (megabits por segundo). Este valor de velocidad era demasiado fragmentario. La razón fue que el temporizador de interfaz del primer Ethernet usaba el reloj del sistema ALTO. , lo que significa que se envía un pulso cada 340 nanosegundos, lo que da como resultado una velocidad de transferencia de 2,94 Mbps. Por supuesto, Ethernet es una gran mejora con respecto a la red ALOHA original, porque Ethernet presenta sentido de portadora, es decir, cada estación necesita escuchar. a la red antes de transmitir su propio flujo de datos, por lo que un esquema de retransmisión mejorado puede aumentar la utilización de la red en casi un 100%.
En 1976, la Ethernet experimental de PARC había crecido hasta alcanzar los 100 nodos, distribuidos en 1.000 metros de grueso cable coaxial.
Xeror estaba ansioso por convertir Ethernet en un producto, por lo que cambió el nombre de Ethernet a Xerox Wire.
Pero en 1979, cuando DEC, Intel y Xerox estandarizaron conjuntamente la red, la red volvió al nombre de Ethernet.
En junio de 1976, Metcalfe y Boggs publicaron un famoso artículo titulado: "Ethernet: Conmutación distribuida de paquetes para redes de área local". A finales de 1977, Metcalfe y sus tres colaboradores obtuvieron la comunicación de datos multipunto "patentada". Sistema con Detección de Colisiones", el sistema de transmisión multipunto se denomina CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access and CollisionDetection).
Desde entonces nació oficialmente Ethernet.
DEC, InteI y Xerox estandarizan Ethernet
A finales de los años 70, habían surgido decenas de tecnologías LAN, y Ethernet era una de ellas.
Además de Ethernet, las redes más famosas en ese momento eran: MCA de Data General, Hyperchannel de Network Systems, ARC de Data Point y Omni de Corvus.
Lo que hizo que Ethernet finalmente tomara el trono de LAN no fueron sus ventajas técnicas y su velocidad, sino la versión Metcalfe de Ethernet que se había convertido en el estándar de la industria.
A principios de 1979, Metcalfe, que había regresado a Xerox PARC después de dos años fuera, recibió una llamada de Gordon Bell, que trabajaba en DEC.
Bell quería discutir la idea de que DEC y Xerox *** construyeran juntos una LAN Ethernet. Metcalfe pensó que era una buena idea desarrollar Ethernet con diferentes fabricantes, pero Metcalfe estaba un poco indefenso en esto. tiempo porque Xerox sólo quería proteger su patente y restringir a Metcalfe de trabajar para DEC.
Por lo tanto, Metcalfe sugirió que DEC discutiera directamente el plan para transformar Ethernet en un estándar industrial con los ejecutivos de Xerox, y finalmente Xerox dio este paso.
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Uno de los obstáculos para lograr que DEC y Xerox cooperen en los estándares de la industria es la ley antimonopolio.
El abogado Howard Charney, amigo de Metcalfe en el MIT, le sugirió que transfiriera la tecnología Ethernet real a la organización de estandarización (Charney pronto se convirtió en uno de los fundadores de 3).
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Cuando Metaclfe visitó la Oficina Nacional de Normalización (NBS) en Washington, D.C., conoció a un ingeniero de Intel que trabajaba en NBS. Estaba trabajando en su aspecto avanzado. Para nuevas aplicaciones de la tecnología de procesamiento de circuitos integrados VLSI NMOS de 25MHz, las ventajas de Zhulian Bihe son obvias: Xerox proporciona la tecnología, DEC tiene una sólida fuerza técnica y es un sólido proveedor de hardware Ethernet, e Intel proporciona bloques de construcción de chips Ethernet.
Poco después, Metcalfe dejó Xerox para convertirse en empresario y corredor.
En julio de 1979, DEC, Intel y Xerox se prepararon para una reunión tripartita, y la primera reunión tripartita se celebró oficialmente en 1979.
El 30 de septiembre de 1980, DEC, Intel y Xerox publicaron el tercer borrador de "Ethernet, una red de área local: especificaciones de capa de enlace de datos y capa física, versión 1.0", que es el ahora famoso Ethernet Blue. El libro también se denomina versión DIX (compuesta por las primeras letras de los nombres de tres empresas) de la especificación Ethernet 1.0.
Como se mencionó anteriormente, el Ethernet experimental original operaba a 2,94 Mbps, mientras que DIX inicialmente especificó que funcionaba a 20 Mbps y finalmente bajó a 10 Mbps.
En los dos años siguientes, DIX redefinió el estándar y finalizó con el lanzamiento de la especificación Ethernet versión 2.0 en 1982.
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Mientras DIX realiza trabajos de estandarización de Ethernet, la organización profesional mundial IEEE ha formado un comité para definir y promover estándares LAN industriales, teniendo como principal el entorno de oficina. objetivo. El comité se llama Proyecto 802.
Aunque el Grupo DIX ha lanzado la especificación Ethernet, todavía no es un estándar reconocido internacionalmente. Por lo tanto, en junio de 1981, el proyecto IEEE802 decidió formar el subcomité 802.3 para producir un estándar reconocido internacionalmente basado en el. Resultados del trabajo DIX Un año y medio después, el 19 de diciembre de 1982, 19 empresas anunciaron el nuevo borrador del estándar IEEE802.3.
El borrador finalmente se publicó como IEEE10 BASE5 en 1983.
(Se eligió la abreviatura 10BASE5 porque el estándar especifica una velocidad de transmisión de 10 Mbps usando banda base y permite que la distancia entre nodos sea de 50 metros. Existen diferencias técnicas entre 802.3 y DIX Ethernet 2.0, pero esto es poco. diferencia
) Ethernet actual y 802.3 pueden considerarse sinónimos.
Durante este período, Xerox ha transferido cuatro de sus patentes de Ethernet al IEEE, por lo que ahora cualquiera puede obtener una licencia de Ethernet del IEEE por 1.000 dólares.
En 1984, el Gobierno Federal de Estados Unidos adoptó el estándar 802.3 bajo el nombre FIPS PUB107.
En 1989, ISO adoptó el estándar Ethernet 802.3 con el número de estándar IS88023. En este momento, el estándar IEEE 8O2.3 ha sido reconocido oficialmente a nivel internacional.
3. Productizar Ethernet
Mientras los ingenieros de DEC, Intel y Xerox aún estaban ultimando las especificaciones de Ethernet, Metcalfe ya estaba persiguiendo otros intereses comerciales y Steve Jobs declinó unirse. Apple Computer Company para desarrollar redes.
En junio de 1979, Bob Metcalfe, Howard Charney, Ron Crane, Greg Shaw y Bill Kraus formaron una empresa de compatibilidad y comunicaciones informáticas, ahora conocida como 3 Corporation.
En agosto de 1980, 3 Company anunció su primer producto, la versión comercial de TCP/IP para Unix. El producto se lanzó oficialmente en diciembre de 1980 y se formuló en febrero de 1981. Un gran plan de negocios.
3 recibió una gran suma de capital de riesgo y, en marzo de 1981, 18 meses antes de que se anunciara oficialmente el estándar oficial, 3 lanzó sus primeros productos compatibles con el estándar 802 (el transceptor 3C100). mercado.
A finales de 1981, la empresa comenzó a vender transceptores y tarjetas enchufables para las series DEC PDP/11 y VAX, así como transceptores y tarjetas enchufables para máquinas Intel Multibus y Sun Microsystems. .
El plan de negocios original de Metcalfe era invertir el capital de riesgo de los años 80 en el desarrollo de adaptadores Ethernet para nuevas computadoras personales que apenas estaban surgiendo en todo el mundo.
En 1981, Metcalfe discutió planes para construir adaptadores Ethernet con todas las empresas de PC de renombre, incluidas IBM y Apple.
Steve Jobs, que trabajaba en Apple, aceptó inmediatamente y un año después se lanzaron al mercado los primeros productos Ethernet configurados para máquinas Apple por 3 empresas.
El dispositivo Ethernet llamado Apple Boxes, una torpe caja que se conectaba al puerto paralelo del Apple II, fracasó en el mercado.
IBM, que siempre ha sido conocida por hacer historia, también anunció la PC IBM original en ese momento, pero no cooperó con 3 porque IBM estaba ocupada inventando su propia red Token Ring.
Pero 3 decidió seguir adelante con sus planes sin la cooperación de IBM y comenzó a desarrollar el adaptador EtherLink ISA.
Dieciocho meses después, el 29 de septiembre de 1982, se lanzó al mercado el primer EtherLink y se configuró aleatoriamente con el software controlador DOS correspondiente.
El primer EtherLink tuvo avances tecnológicos en muchos aspectos:
La tarjeta de interfaz de red EtherLink se puede realizar mediante un proceso de integración de semiconductores de silicio.
En 1983, 3 se convirtió en socio de la nueva Seeq Technology Company.
Seeq promete utilizar su tecnología VLSI para permitir que un solo chip de silicio contenga la mayoría de las funciones de controlador discretas, reduciendo así el número de componentes y el costo en la placa impresa y dejando suficiente espacio para El transceptor se puede ensamblar en un tablero impreso.
A mediados de 1982, EtherLink se convirtió en la primera tarjeta de interfaz de red (NIC) en incluir un chip de silicio controlador Ethernet VLSI: el Seeq8001.
Más importante aún, EtherLink se convirtió en el primer adaptador de bus Ethernet ISA para PC IBM, lo que supuso un hito en la historia del desarrollo de Ethernet.
Gracias al bajo precio del silicio Seeq, 3 pudo vender EtherLink por 950 dólares, que era significativamente más barato que otras tarjetas y transceptores vendidos anteriormente.
·Antes de la introducción del adaptador EtherLink, todos los equipos Ethernet presentaban un transceptor MAU externo conectado al cable coaxial delgado Ethernet.
Dado que el uso de chips VLSI ahorra mucho espacio, el transceptor se puede integrar en una tarjeta enchufable.
Debido a diversas deficiencias de los cables coaxiales gruesos tradicionales, 3 empresas también adoptan nuevos métodos de cableado de cables finos.
La idea básica, llamada Thin Cable Ethernet, fue inventada por el diseñador de EtherLink, Ron Crane, y rápidamente se convirtió en el estándar de facto.
Este tipo de Ethernet de cable delgado tiene muchas ventajas: no requiere transceptores ni cables de transceptor adicionales, es económico y, debido a que los cables coaxiales delgados son fáciles de instalar y usar, hace que la red y el usuario -amigable.
Metcalfe decidió apuntar a la PC IBM, lo que benefició enormemente a las tres empresas.
En aquella época, IBM diseñó el IBM PC principalmente como ordenador doméstico; sin embargo, fueron las empresas, no los usuarios domésticos, las que empezaron a comprar PC en grandes cantidades.
En 1982, la demanda de PC superó el valor previsto. IBM vendió 200.000 PC en un mes, más del doble de la previsión original de la empresa, lo que provocó que las fábricas de IBM trabajaran horas extras y utilizaran una capacidad de producción anual que tardaría. Se produce dos años y medio para satisfacer la demanda del mercado.
A principios de 1981, se lanzó IBM XT. En ese momento, IBM ya ocupaba el 75% del mercado comercial de PC. Desafortunadamente, IBM no se dio cuenta de que las empresas querían conectar sus computadoras personales en red.
En 1983, el negocio de EtherLink estaba en auge y sus acciones comenzaron a cotizar en bolsa en 1984.
En marzo del mismo año, ICL (International Computer Co., Ltd.) y HP presentaron el concepto de cable fino Ethernet al IEEE, y pronto IEEE lo reconoció como estándar oficial con l0BASE2.
Debido a que la distancia de nodo a nodo se acorta a 200 metros, el estándar se llama 10BASE2 además, debido a que utiliza un cable coaxial delgado más económico, también se le llama Más Barato.
StarLAN: ¿Gran idea, pero poca velocidad?
El cable fino Ethernet es superior al Ethernet normal en la mayoría de los aspectos. El cable fino Ethernet utiliza un cable coaxial delgado, barato y flexible, que reemplaza al costoso y grueso amarillo. cable coaxial.
Además, la mayoría de las tarjetas de interfaz de red (NIC) Thin Cable Ethernet tienen transceptores incorporados, lo que facilita su instalación y reduce los costos.
Sin embargo, el Ethernet de cable fino todavía tiene algunas deficiencias importantes. Por ejemplo, si el cable coaxial se rompe debido a accidentes accidentales o algún descuido del usuario (esto sucede a menudo), toda la red quedará paralizada. .
Además, se requiere una terminación adecuada en ambos extremos de la red, y la reconfiguración de la red es un problema: si los usuarios se mueven físicamente, los cables de la red deben redirigirse en consecuencia, lo que a menudo es inconveniente y propenso a accidentes.
A finales de 1983, Bob Galin de Intel comenzó a colaborar con AT&T y NCR para estudiar la ejecución de Ethernet a través de cables telefónicos de par trenzado sin blindaje (UTP).
NCR propuso una estructura frontal de bus similar a la de un cable fino Ethernet, mientras que AT&T Telephone Company estaba interesada en una estructura en forma de casa similar a la estructura de cableado telefónico existente.
Las ventajas de la configuración en estrella UTP son muchas: es fácil de instalar, configurar, gestionar y solucionar problemas, y tiene un bajo coste; esta configuración en estrella supone un gran avance porque permite el uso de sistemas de cableado estructurado; conecta cada nodo al concentrador central con un solo cable, lo que obviamente es una clara ventaja para la instalación, resolución de problemas y reconfiguración, y puede reducir en gran medida el costo de toda la red.
A principios de 1984, 14 empresas participaron en actividades de investigación de UTP Ethernet. Hubo muchas discusiones, principalmente sobre cómo hacer que Fast Ethernet funcione en líneas UTP.
Confirmaron que Ethernet de baja velocidad (l-2Mbps) puede funcionar en líneas de Categoría 3 y cumplir con las regulaciones de interferencia electromagnética y restricciones de diafonía.
Sin embargo, algunos distribuidores se opusieron firmemente a reducir la velocidad al 10% de la velocidad normal de Ethernet, lo que rápidamente hizo que muchas personas perdieran el interés, incluidos los dos líderes de Ethernet 3 y DEC, mientras que algunos otros participantes creen que sí. 1 Mbps es lo suficientemente rápido para redes de PC configuradas con PC IBM y máquinas XT.
Después de intensas discusiones técnicas, el grupo votó a favor de devolver Ethernet a 1Mbps.
10 empresas decidieron implementar Ethernet de 1Mbps y lo discutieron con IEEE.
El grupo IEEE802 encargó al grupo de trabajo StarLAN encabezado por Galin la realización de trabajos de estandarización.
A mediados de 1956, se aprobó la implementación de 1BASE5, un nuevo estándar para IEEE802.3 (StarIAN puede soportar una distancia de hasta 250 metros desde el hub hasta el nodo. El 5 en 1BASE5 indica que la distancia de nodo a nodo es de 500 metros).
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La desaparición de StarLAN
En 1984, los revendedores liderados por HP y AT&T lanzaron al mercado la tarjeta de interfaz de red central StarLAN.
En la década de 1980, StarIAN completó millones de conexiones, pero muchos proveedores, incluidos 3 y DBC, hacía tiempo que habían decidido que 1 Mbps era demasiado lento, una tendencia en la industria informática que duplicaba el rendimiento cada dos años. En esta tradición, algunos clientes y revendedores ven Ethernet de 1 MbF como un paso atrás.
(En 1984, IBM anunció la PC AT basada en el microprocesador Intel 80286. Dos años más tarde, en el año en que se aprobó el estándar StarLAN 1BASE5, Intel lanzó el microprocesador 80386. Esta CPU de 32 bits era muchas veces más potente que su predecesor, el 80286.
) Por lo tanto, StarLAN ya no pudo conseguir el apoyo de la industria y el mercado para que despegara nuevamente.
El final finalmente llegó en 1987, cuando SynOPtics presentó LATTISNET y presentó productos que lograban un rendimiento Ethernet de 10 Mbps de velocidad máxima a través de líneas telefónicas convencionales.
Pronto, LAT TISNET fue estandarizado por IEEE según Ethernet de par trenzado, y pasó a denominarse 10BASE-T. De esta forma, la muerte de StarLAN y Galin está contada, pero como línea de doble botón sin blindaje y. pionero de Star Line Ethernet, cuyos logros son imborrables.