今年5月22日,以太網剛剛過完40歲生日。從剛誕生時在粗同軸電纜上運行的2.94Mbps網絡,到今天運行在光纖、銅或無線上的高速以太網,四十年來,以太網不斷向前發展、演進。經歷了四十年的風霜雨雪,以太網如今已經邁入了不惑之年,綻放光彩的同時也開始反哺、滋養所有的人們。
而今,讓我們一起回顧以太網誕生與成長歷程中的重要時刻,記住所有為以太網的發明與發展貢獻過力量的人們。
1973年:以太網誕生
1973年5月22日,在美國加利福尼亞帕洛阿托的施樂帕洛阿托研究中心(Xerox PARC),以太網創始人鮑勃·梅特卡夫(Bob Metcalfe)在他的辦公室里繪制了一張關于以太網的草圖,并用IBM Selecttic系列自動打字機打出了一份描述以太網的備忘錄,備忘錄中概述了基于Aloha網絡協議建立的,能通過同軸電纜連接計算機、打印機和文件的網絡——以太網。同時,梅特卡夫和同事一起開始進行以太網拓撲的研究工作,由此,以太網宣告在這個紛繁的世界上誕生。
1976年,梅特卡夫和以太網另一個共同發明人大衛·博格斯(David Boggs)共同發表了一篇名為《以太網:局域計算機網絡的分布式交換技術》的文章,文章中描述了具有沖突檢測的多點數據通信系統。
1978年,施樂通過同軸電纜部署了一個實驗性的以太網——X-Wire,這個世界上第一個以太網電纜出現在施樂帕洛阿托研究中心的一間堆滿打印機和復印機的房間內。
1980年:以太網“DIX標準”出現
1979年,梅特卡夫離開施樂帕洛阿托研究中心,并創辦了3COM公司,促進了以太網商業化發展,同時也推動了以太網成為主流技術。成立3COM公司之后,梅特卡夫對英特爾、DEC(Digital Equipment Company,美國數字設備公司)和施樂進行游說,希望這三家公司同3COM公司一起將以太網標準化、規范化。
1980年,英特爾、DEC和施樂首次聯合發布了X-wire以太網“DIX標準”,也就是“Digital/Intel/Xerox”標準。1981年,英特爾公司又推出了第一塊以太網卡。
1983年:以太網技術標準——IEEE 802.3發布
1982年12月,以“DIX標準”為基礎的IEEE 802.3以太網標準公布,其研發初衷是為了標準化計算機、打印機、服務器以及局域網中的其他設備之間的連接性。
1983年,成立剛一年的IEEE 802.3工作組發布10BASE-5“粗纜”(Thick Ethernet,又稱黃色電纜)以太網標準。該標準使用單根RG-11同軸電纜、速度為10Mbps的基帶局域網絡,最大傳輸距離不超過500米,最多可以連接100臺電腦的收發器,且纜線兩端必須接上50歐姆的終端電阻,這就是最早的以太網標準。
“DIX”以太網和IEEE 802.3標準多少有些差異,兩者有著不同的術語和數據幀格式,但其他內容幾乎完全一樣。IEEE 802.3小組對CSMA/CD網絡的運營實行了標準化,功能上等同于DIX以太網。1985年,IEEE 802.3正式成為國際標準,且所有的以太網都遵循IEEE 802.3標準。
1995年:IEEE 802.3u——100M快速以太網標準通過
科技的發展速度往往讓人始料不及,雖然20世紀70、80年代人類正處科技并不發達的社會,但是那時候科技發展的速度卻是驚人的。自90年代以來,計算機速度大幅提升,局域網中計算機數量不斷增加,網絡中大型文件、多媒體文件頻繁傳輸,而10Mbps速率的傳統以太網顯然不能滿足這種網絡的發展現狀,出現了網絡信息過載和網絡癱瘓的現象。
傳統網絡無法解決的問題,人們往往都會尋求新的方式和發明新的技術以提高LAN的性能。所以,1993年10月,Grand Junction公司就推出了世界上第一臺快速以太網集線器FastSwitch10/100和網絡接口卡FastNIC100,大大提高了網絡傳輸速率。1994年,IEEE最終確定了10BASE-F標準光纖以太網。隨后,英特爾、SynOptics、3COM和BayNetworks等公司也相繼推出自己的以太網裝置,來加速基于傳統以太網標準的網絡速率。
1995年3月,IEEE通過了IEEE802.3u 100BASE-T以太網標準,能夠提供100Mbps的網絡傳輸速率,開啟了快速以太網(Fast Ethernet)的時代。100BASE-T以太網可以支持3、4、5類雙絞線以及光纖的連接,能夠有效地保障用戶在現有布線基礎設施上的投資,較之傳統的以太網標準,快速以太網擁有更多優勢,所以得到了大規模的應用和普及。快速以太網由此開啟了以太網大規模應用的新時代。
1998年:千兆標準降臨 以太網速度躍上新臺階
1998年6月,IEEE又制定了IEEE 802.3z 1000Mbps(1Gbps)以太網標準。作為當時最新的高速以太網技術,IEEE 802.3z給用戶帶來了提高核心網絡的有效解決方案。且千兆以太網還具備其他特點:
1) 簡易性:千兆以太網繼承了以太網、快速以太網的簡易性,因此其技術原理、安裝實施和管理維護都很簡單。
2) 擴展性:由于千兆以太網采用了以太網、快速以太網的基本技術,因此有10BASE-T、100BASE-T升級到千兆以太網非常容易。
3) 可靠性:由于千兆以太網保持了以太網、快速以太網的安裝維護方法,采用星型網絡結構,因此網絡具有很高的可靠性。
4) 經濟性:由于千兆以太網是10BASE-T和100BASE-T的繼承和發展,一方面降低了研究成本,另一方面由于10BASE-T和100BASE-T的廣泛應用,網絡公司為爭奪千兆以太網這個巨大市場,都生產千兆以太網產品,因此其價格將會逐漸下降。
5) 可管理維護性:千兆以太網采用基于簡單網絡管理協議(SNMP)和遠程網絡監視(RMON)等網絡管理技術,許多廠商開發了大量的網絡管理軟件,使千兆以太網的集中管理和維護非常簡便。
6) 廣泛應用性:千兆以太網為局域主干網和城域主干網提供了一種高性能價格比的寬帶傳輸交換平臺,使得許多寬帶應用能施展其魅力。
升級到千兆以太網不必改變網絡應用程序、網管部件和網絡操作系統,能夠最大程度地保護投資。1999年,IEEE 802.3ab——銅線千兆以太網標準發布。它起到保護用戶在5類UTP布線系統上投資的作用。以太網加速邁進了千兆位的時代。
2001年:城域以太網論壇成立
2001年,城域以太網論壇(Metro Ethernet Forum)在美國硅谷成立,自成立至今,MEF已經擁有214名成員,其中包括118家服務提供商,已經完成40項標準。該組織致力于定義和推廣以太網運營商網絡服務,該組織制定的以太網規范會交付IETF和IEEE批準通過。
2002年:萬兆標準頒布 以太網向城域網和廣域網進軍
2000年,千兆以太網交換機開始使用沒多久,人們就對10G以太網的討論就開始了。IEEE開始制定10G以太網標準, 并于2002年6月正式頒布IEEE 802.3ae標準,昭示著以太網將走向更為寬廣的應用舞臺。
10G以太網作為傳統以太網技術的一次較大的升級,在原有的千兆以太網的基礎上將傳輸速率提高了10倍,傳輸距離也大大增加,擺脫了傳統以太網只能應用于局域網范圍的限制,使以太網延伸到了城域網和廣域網。
10G以太網技術適用于各種網絡結構,可以降低網絡的復雜性,能夠簡單、經濟地構建各種速率的網絡,滿足骨干網大容量傳輸的需求,解決了城域網傳輸的“瓶頸”問題。由于增加了廣域網接口子層(WIS),可實現與SDH的無縫連接,10G以太網成為未來實現端到端光以太網的基礎。
2003年:以太網供電標準誕生
2003年,802.3af標準——以太網網線供電標準發布。借助這一標準,數千種產品使用同一個連接器就可以使用功能強大的以太網以及電源。如今,以太網網線供電已經在市場上廣泛應用,特別是在IP電話、無線局域網和IP安全市場。由于不用安裝另外的電源線和電源插座,這項技術標準為消費者解決了消耗大量費用和精力的問題,以太網因此更加受到人們的衷心擁護。
2004年:同軸電纜萬兆標準發布
IEEE 802.3ak——同軸電纜10G以太網標準頒布。802.3ak標準可以在同軸電纜上提供10G的速率,從而開啟了短距離、高速度數據中心連接的大門。新標準為數據中心內相互距離不超過15米的以太網交換機和服務器集群提供了一個以10G速度互聯的經濟方式。由于10G速率可以通過電口來實現,802.3ak標準為交換機和服務器的集群提供了一個比光解決方案的成本更低的解決方法,從而引發了10G產品價格的迅速下降。
2006年:非屏蔽雙絞線萬兆標準通過 萬兆價格驟降
IEEE 802.3an 10GBASE-T—— 基于非屏蔽雙絞線的10G以太網規范得以通過。10GBASE-T標準使得網絡管理員在將網絡擴展到10G的同時,能夠沿用原來已布設的銅質電纜基礎結構,并且讓新裝用戶也能夠分享銅質結構電纜高性價比的好處。由于10GBASE-T具有較大的端口密度和相對較低的元件成本,因此它有助于網絡設備廠商大幅降低10G以太網互聯的成本,這使需要更高帶寬的應用最終成為可能。可以說,10GBASE-T對10G以太網的普及功不可沒。
2007年:背板以太網標準公布
IEEE 802.3ap——背板以太網標準通過,該標準規定了在企業級網絡和數據中心的基于機箱的模塊化平臺中,網絡設備廠商如何在背板最遠1米的范圍內進行千兆和萬兆以太網的傳輸。標準通過之后,意味著網絡管理者可以在同一個機箱內混合匹配不同廠商的服務器或路由器刀片模塊。廠商由此可以選擇性地采購標準背板,從而更快地推出價格合理的高性能產品。背板以太網標準為設備的部署和使用帶來了極高的靈活性。
2008年:各組織對數據中心以太網技術進行加強
IEEE研發了數據中心橋接DCB和最短路徑SPB優先無損轉發技術,而IETF(Internet Engineering Task Force,互聯網工程任務組)則為多活躍路徑定義了TRILL(Transparent Interconnection of Lots of Links,多連接透明互聯),DCB、SPB和TRILL構成數據中心網絡的三種協議。ANSI(American National Standards Institute,美國國家標準學會)致力于以太網光纖通道研究,以此來實現LAN/存儲融合。
2009年:以太網光纖通道標準獲批 推動數據中心整合大潮
2009年,FCoE——以太網光纖通道標準由國際信息技術標準委員會(INCITS)下屬的T11技術委員會批準通過。FCoE將兩個尖端技術——FC存儲網絡和增強型以太網物理傳輸集合到了一起,既保護了FC SAN投資,又簡化了管理。它在應用上的優點是在維持原有服務的基礎上,可以大幅減少服務器上的網絡接口數量,同時減少了電纜、節省了交換機端口和管理員需要管理的控制點數量,從而降低了功耗,給管理帶來便利。憑借其簡單性、高效率、高利用率,低功耗、低制冷和低空間需求,FCoE將推動新一輪數據中心整合大潮。
2010年:40G/100G標準問世 新一波網絡大提速開始
在10G出現的短短四年后,IEEE成立了一個研究小組來研究以太網速度的又一次飛躍,這次是100G,但是大家對于速度的分歧使制定標準的過程變得復雜。服務器供應商稱,在他們需要40G以太網標準之前他們不需要100G適配器。
2010年,IEEE 802.3ba——40G/100G以太網標準獲批。該標準解決了數據中心、運營商網絡和其他流量密集的高性能計算環境,及日益增長的應用對帶寬的需求。數據中心虛擬化、云計算、融合網絡業務、視頻點播和社交網絡等應用需求是推動制定該標準的幕后力量。40G/100G標準的通過,為更高速的以太網服務器連通性和核心交換產品鋪平發展之路,新一波大提速宣告開始,以太網從此將以王者的身份傲視其他通信技術。
2010年:節能以太網標準通過 以太網加入綠色環保大潮
802.3az——節能以太網(EEE)標準歷經四年終獲通過。這個標準將給全部以太網BASE-T收發器(100M、1G和10G),以及背板物理層增加低耗電閑置(LPI)模式。也就是說,讓以太網在空閑狀態時降低網絡連接兩端設備的能耗,正常傳輸數據時則恢復供電,以此減少電力消耗。借助EEE與其他節能技術,以太網加入了當今世界綠色節能的大潮。
2012年:MEF推出運營商以太網新標準——CE 2.0
早在2005年,MEF就推出了運營商以太網標準,以其作為定義運營商如何以一致性的方式使用以太網進行數據通信的一個擴展規范集合。2012年,MEF又宣布推出最新的運營商以太網標準——電信級以太網 CE 2.0,該標準創建了一組附加規范集合。
CE 2.0為設定多服務類型(Multi-CoS)定義提供了指導意見,此類定義允許運營商創建更具細微差別的服務等級協議(SLA)。而且,CE 2.0提供了一組更豐富的管理指標,還為多服務提供商以統一的方式交換以太網流量做好了準備。
2013年:IEEE宣布成立400G以太網研究小組
IEEE稱,網絡需要支持帶寬平均需求每年以58%的增長率遞增。用戶數量、訪問技術、接入速度以及視頻點播和社交媒體等服務增長的同時將推動帶寬的需求。到2015年,網絡需要支持每秒1TB的容量需求。如果按照目前的趨勢發展,到2020年,網絡需要將支持每秒10TB的容量需求。正是這種趨勢推動IEEE考慮超過100G的以太網解決方案并且組建一個研究組來探索400G以太網標準的開發。
2013年4月2日,IEEE宣布組建新的 802.3 Standard for Ethernet工作組,探討制定400Gbps帶寬的新一代以太網傳輸標準。新組建的IEEE 802.3 400Gbps以太網研究負責人——John D’ Ambrosia表示,現在開始研究以太網400G標準并不算早,100G以太網標準從開始研究到2010年最后確定下來,用了四年的時間。D’ Ambrosia預計400G以太網的研究也將需要同樣長的時間,將在2017年確定下來。
以太網四十年的發展歷程,不僅昭示著以太網技術本身的成長和成熟,也標志著社會科學技術不斷向前發展,向更高層次邁進。讓我們一起期待更加高速、更加成熟的以太網誕生。
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