دسترسی سریع

اترنت چیست ؟ – تاریخچه پیدایش و تکامل اترنت

اترنت

اترنت چیست ؟ – تاریخچه پیدایش و تکامل اترنت

ما امروزه اترنت را کاملا قبول داریم. یک کابل به دیوار یا سوئیچ متصل می کنیم و به راحتی شبکه می سازیم. اما از ابتدا کار شبکه به این سادگی نبود. در ده های ۶۰ و ۷۰ میلادی، شبکه تکنولوژی تک کاره و پیچیده و بی نظمی بود، اما از رابرت متکف (Robert Melancton “Bob” Metcalfe) خواسته شد تا یک شبکه محلی (LAN) برای مرکز تحقیقات زیراکس در پالو آلتو (PARC) بسازد. اختراع او، اترنت، همه چیز را تغییر داد.

در سال ۱۹۷۲ وقتی متکف، دیوید باگز (David Boggs) و سایر اعضای تیم PARC برای رفع مشکل شبکه ی آن مرکز تحقیقاتی کار می کردند گمان نمی کردند که روزی دنیا را تغییر دهند. قصد آنها فقط اتصال زیراکس آلتو (Xerox Alto) — اولین ورک استیشن شخصی دارای رابط گرافیکی و به نوعی پدر معنوی Mac — به اولین پرینتر لیزری جهان یعنی Scanned Laser Output Terminal بود. مشکل ساده ای نبود. شبکه می‌بایست همزمان به صدها کامپیوتر متصل می‌شد و به اندازه کافی سریع می‌بود تا بتواند پرینتر بسیار سریع آن زمان را به درستی کنترل کند.

متکف کار خود را بدون پیش زمینه شروع نکرد و از کارهای قبلی برای گرفتن ایده بهره برد. در واقع متکف از مقاله ۱۹۷۰ نورمن آبرامسون در مورد ALOHAnet packet radio system استفاده کرد.

ایده اولیه  اترنت

در سال ۱۹۷۳ متکف، که به تازگی دکتری خود را از هاروارد گرفته بود، برای آموزش به پرسنل ارتش ایالات متحده برای استفاده از اولین شبکه ی پکت سوئیچینگ عملیاتی جهان، موسوم به ARPANET، زیاد به واشنگتن سفر می کرد. در طول حضورش در پایتخت در آپارتمان یکی از دوستانش اقامت داشت. روزی این مهندس جوان کتابی محتوی شرح کنفرانس های فدراسیون انجمن های پردازش اطلاعات آمریکا (AFIPS) از سال ۱۹۷۰ به چشمش خورد. در شرح این کنفرانس ها گنجی نهفته بود، مقاله نورمن آبرامسون با عنوان «سیستم Aloha – جایگزینی دیگر برای ارتباطات کامپیوتری». در این مقاله ساخت شبکه ای از کامپیوتر ها بر پایه رادیو توضیح داده شده بود؛ این شبکه بعدها به نام ALOHAnet شناخته شد. اگرچه متکف با برخی از جنبه های این مدل تکنولوژی موافق نبود اما این مقاله نظر وی را بسیار جلب کرد.

ALOHAnet برای ارتباط داده میان جزایر هاوایی استفاده می شد و بر خلاف ARPANET که در آن برقراری ارتباطات متکی به کانکشن های اختصاصی بود ALOHAnet از امواج مشترک UHF برای مخابره در شبکه استفاده می کرد.

ALOHAnet به یک مشکل اساسی رسیدگی کرده بود: اینکه این تکنولوژی چگونه اختلال امواج را برطرف می کند؛ چرا که دو رادیو همزمان امواج را ارسال می کنند. ناد ها اطلاعات از دست رفته در هر پکت را پس از انتظار یک بازه زمانی رندوم دوباره ارسال می کنند. با اینکه این نوع ابتدایی از اجتناب تداخل پکت ها به نسبت خوب کار میکرد اما طراحی اصلی آبرامسون نشان داد که ALOHAnet در حداکثر بار ترافیکی میتواند تنها از ۱۷ درصد از حداکثر کارایی بالقوه خود استفاده کند.

متکف در حین تحصیلات تکمیلی روی این مسئله کار کرده بود. او کشف کرده بود که با الگوریتم صحیح صف بندی پکت ها میتوان بهره وری را تا ۹۰ درصد افزایش داد.

در PARC راه حل بی سیم چاره کار نبود. متکف بجای آن از کابل کواکسیال استفاده کرد. اما بجای اینکه شبکه اش را CoaxNet بنامد یا از نام اصلی آن یعنی Alto Aloha network استفاده کند از یک عبارت علمی منسوخ مربوط به قرن ۱۹ استفاده کرد: ether. در علم فیزیک قرن ۱۹ به واسطه‌ی گسیل نور luminiferous ether میگفتند.

در مصاحبه ای در سال ۲۰۰۹ متکف توضیح داد که «کلا مفهوم وجود واسطه ای منفعل و موجود در همه جا برای انتشار امواج مغناطیسی وجود نداشت. تخیلی بود. اما وقتی من و دیوید (باگز) در حال ساخت این شبکه در PARC بودیم قرار بر این شد که از همه راهروها کابل رد کنیم تا واسطه ای منفعل و موجود در همه جا برای انتقال امواج الکترومغناطیسی یا در مورد کار ما دیتا پک بسازیم.» اولین ناد های اولین اترنت نیز به افتخار دانشمندانی که عدم وجود اتر را کشف کردند مایکلسون و مورلی نام گذاری شدند.

اولین طرح اجرایی  اترنت

در ۲۲ام ماه مه سال ۱۹۷۳ متکف یادداشتی برای مدیریت PARC نوشت که در آن توضیح داده شده بود که اترنت چگونه کار می کند. کابل کواکسیال در راهروهای PARC نصب شد و اولین کامپیوترها در ۱۱ نوامبر ۱۹۷۳ به این شبکه با معماری bus متصل شدند. این اولین نمونه آزمایشی اترنت بود که سرعتی در حدود 3Mbps داشت و بیش از ۱۰۰ ورک استیشن را با یک کیلیومتر کابل به هم متصل می‌کرد که موفقیت بسیار بزرگی در شروع کار است.

اترنت
اولین طرح متکف از اترنت

طی چند سال بعد اترنت یک سیستم بسته درون سازمانی باقی ماند. سپس در سال ۱۹۷۶ متکف و باگز مقاله ای با عنوان “Ethernet: Distributed Packet-Switching for Local Computer Networks.”  منتشر کردند. زیراکس حق انحصاری تکنولوژی را گرفت اما برخلاف اغلب کمپانی های مدرن زیراکس با در اختیار دیگران گذاشتن اترنت مشکلی نداشت.

مسیر پیشرفت  اترنت

متکف در سال ۱۹۷۹ زیراکس را به قصد تاسیس 3Com ترک کرد؛ ایده اش را پرورش داد و DEC، اینتل و زیراکس را برای تجاری سازی اترنت متقاعد کرد؛ اما بعدها کنسرسیوم ایجاد شده موسوم به DIX کارش را در این مورد قطع کرد. گذشته از کشمکش های داخلی، کمیته IEEE 802 ، که DIX امیدوار بود اترنت را استاندارد شبکه کند، قصد چنین کاری نداشت. این کار سال ها به طول انجامید تا سر انجام در ۲۲ ژوئن سال ۱۹۸۳ کمیته IEEE 802.3 اترنت را بعنوان استاندارد شبکه تایید کرد. در واقع CSMA/CD اترنت تایید شد. تفاوت بسیار کمی میان 802.3 و آنچه تا آن روز تحت عنوان اترنت ۲ یا DIX 2.0 تکامل یافته بود مشاهده می شد.

تا اینجای کار اترنت به سرعت 10Mbps رسیده و در مسیر محبوبیت گسترده قرار گرفته است. این محبوبیت تا حدی به علت پیشرفت طراحی فیزیکی آن بود. اولین اترنت از کابل کواکسیال ۹.۵ میلیمتری (Thicknet) استفاده می کرد؛ پس از آن Thinnet) 10Base2) عرضه شد که از کابل هایی مانند کابل تلویزیون کابلی یا RG-58A/U استفاده می کرد. این کابل نصب شبکه را بسیار آسان تر کرد. بعلاوه امکان آن ایجاد شد که بتوان یک کامپیوتر را با کانکتور T به شبکه متصل کرد. اما 10Base2 یک مشکل بزرگ داشت: اگر کابل در جایی قطع می شد، کل شبکه قطع می‌شد. در دفاتر بزرگ پیدا کردن محل دقیق قطع سیم بسیار مشکل است.

تا دهه ۸۰ جای هر دو سیستم کابل کشی 10Base5 و 10Base2 را زوج به هم تابیده بدون شیلد (UTP) گرفت. این تکنولوژی، 10BaseT، و نوادگان آن مانند 100Base-TX و 1000Base-T چیزی است که ما امروزه از آن استفاده می‌کینم.

رقبای سرسخت اترنت

در اوایل دهه ۸۰ اترنت با رقبای سرسختی از دو تکنولوژی دیگر رو به رو شد: Token bus از شرکت جنرال موتورز برای شبکه کردن کارخانه و Token Ring که تکنولوژی بسیار محبوبی از IBM طبق استاندارد IEEE 802.5 بود.

استفاده از پهنای باند Token Ring بسیار کارآمد تر بود و سایز بسته های بزرگتر آن، آن را از اترنت بسیار سریعتر می کرد. Token Ring در سرعت 4Mbps سایز بسته 4550 بایتی داشت در حالی که اترنت در سرعت 10Mbps سایز بسته داده اش 1514 بایت بود. بر این اساس یک Token Ring شانزده مگابیتی برای افراد عادی که از سرعت واقعی شبکه سر در نمی‌آوردند بسیار سریعتر به نظر می آمد.

رقیب دیگر اترنت Attached Resource Computer Network=) ARCNET) بود. ARCNET در ابتدا بصورت اختصاصی برای شبکه داخلی شرکت Datapoint ساخته شده بود؛ که بعدها در دهه ۸۰ مانند اترنت و Token Ring عمومی شد. ARCNET نیز یک پروتکل شبکه token پایه است اما بجای معماری ring از معماری bus استفاده می‌کند. در روزگار خودش، دهه ۷۰، معماری ساده‌ی بر پایه bus و سرعت ۲.۵ مگابیتی‌اش بسیار جالب توجه بود.

پیروزی اترنت

چند چیز اطمینان می‌داد که اترنت برنده این رقابت خواهد بود. اول، طبق گفته‌ی Urs Von Burg در کتاب The Triumph of Ethernet (= پیروزی اترنت) DEC خیلی زود تصمیم به حمایت از اترنت گرفت. این کار کمک شایانی به پیروزی اترنت در پروسه استاندارد سازی IEEE کرد.

همچنین اترنت استاندارد بسیار باز (open) تری بود. باز بودن Token Ring شرکت IBM فقط در تئوری بود و طبق گفته متکف تجهیزات Token Ring که تولید IBM نبودند به ندرت با کامپیوتر‌های IBM همخوانی داشتند. اترنت خیلی زود حمایت 20 کمپانی دیگر را به دست آورد. محصولاتش که از نظر قیمت، رقابتی و همچنین بر اساس استانداردها بوند، به خوبی با هم کار می کردند.

ARCNET که در سال ۱۹۹۲ با ARCNET Plus تا سرعت 20Mbps رسیده بود در اواخر دهه ۸۰ و اوایل ۹۰ از هر دو تکنولوژی دیگر کندتر بود. چون اترنت باز بود و توسعه دهندگان بسیاری روی آن کار می‌کردند به سرعت توانست فاصله تکنولوژی‌اش با Token Ring را از بین ببرد.

10BaseT که در سال ۱۹۹۰ استاندارد IEEE شد امکان استفاده از هاب و سوئیچ را فراهم کرد. این کار اترنت را از قید و بند معماری اغلب خشک bus رهانید و انعطاف معماری star را به ارمغان آورد. این تغییر دست مدیران شبکه را برای مدیریت شبکه بازتر گذاشت و به کاربران آزادی بیشتری در انتخاب محل قرار گیری کامپیوترشان داد. همچنین در اوایل دهه ۹۰ 10BaseT Ethernet بسیار ارزان تر از Token Ring بود.

آخرین میخ تابوت Token Ring معرفی گسترده سوئیچینگ اترنت و سرعت ۱۰۰ مگابیتی آن بود. هنوز هم ممکن است بعضی شبکه ها با استفاده از Token Ring اجرا شوند اما اینگونه شبکه ها فقط جنبه تحقیقاتی دارند یا نتیجه کنجکاوی تاریخی برخی افراد می باشند. امروزه 802.11n و دیگر تکنولوژِی های وای-فای بسیار محبوب شده اند اما برای تامین شبکه access point این وای-فای ها اترنت همواره نقش خواهد داشت.

درباره نویسنده