局域網發展史一

2019-11-05 03:01:02

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

在最近的25年間，以太網已從4800 bps爭用型無線電道傳輸系統發展到最普及的局域網絡標準，并能在無屏蔽的雙絞線上每秒傳輸100兆位的信息。以太網的發展史是如此的吸引人，以致于無數的技術驕子和名聲顯赫的公司都拜倒在她的石榴裙下。人們從它的發展史看到了技術的前景和誘人的財富，實際上整個產業界都將在聯結不同計算機設備這一概念上騰飛。
　　
　　以太網的起源：ALOHA無線電系統
　　(1968--1972)
　　
　　以太網的核心思是使用共享的公共傳輸信道。共享數據傳輸信道的思想來源于夏威夷大學。60年代未，該校的Norman Abramson及其同事研制了一個名為 ALOHA系統的無線電網絡。這個地面無線電廣播系統是為了把該校位于 Oahu島上的校園內的IBM360主機與分布在其它島上和海洋船舶上的讀卡機和終端連接起來而開發的。該系統的初始速度為4800 bps，最后升級到96O0 bps。該系統的獨特之處在于用“入境”( inbound)和“出境”(outboundl)無線電信道作兩路數據傳輸。出境無線電信道(從主機到遠方的島嶼)相當簡中明了，只要把終點地址放在傳輸的文電標題，然后由相應的接收站譯碼。入境無線電信道(從島內或船舶發到主機)比較復雜，但很有意思，它是采用一種隨機化的重傳方法：副站(島嶼上的站)在操作員敲擊 Return鍵之后發出它的文電或信息包，然后該站等待主站發回確認文電;假如在一定的時限(200到1500毫微秒)內，在出境信道上未返回確認文電，則遠方站(副站)會認為兩個站在企圖同時傳輸，因而發生了碰撞沖突，使傳輸數據受破壞，此刻兩個站都將再次選擇一個隨機時間，試圖重發它們的信息包，這時成功的把握就非常大這種類別的網絡稱謂爭用型網絡，因為不同的站都在爭用相同的信道。
　　
　　這種爭用型網絡有兩種含義：
　　
　　這一模式答應多個節點用簡單而靈巧的方法，準確地在同--個頻道上進行傳輸。
　　使用該頻道的站愈多，發生碰撞的機率愈高，從而導致傳輸延遲增加和信息流通量降低。
　　Norman Abramson發表了一系列有關 ALOHA系統的理論和應用方面的文章，其中 1970年的一篇文章具體闡述了計算 ALOHA系統的理論容量的數學模型。現在這個模型已以經典的 ALOHA模型而聞名于世，當時它評估出 ALOHA系統的理論容量達到17%的論效率。在1972年， ALOHA通過同步訪問而改進成時隙 ALOHA成組廣播系統，使效率提高一倍多。
　　
　　Abramson及其同事的研制成果已成為當前使用的大多數信息包廣播系統(其中包括以太網和多種衛星傳輸系統)的基礎。1995年3月， Abramson因其在爭用型系統的開創性研究工作而獲得 IEEE的 KobayaShi獎。
　　
　　Xerox PARC創建首臺以太網
　　(1972-1977)
　　
　　今天我們知道的以太網是在1972年開創的，當時 Bob Metcalfe來到 Xerox Palo Alto研究中心(PARC)的計算機科學實驗室工作， Xerox是世界上有名的研究機構。1972年 PARC 的研究員已經發明了世界上第一臺名叫 EARS的激光打印機和第一臺名叫 ALTO的帶圖形用戶界面的 PC。當時 Metcalfe已被 Xerox雇用為 PARC的網絡專家，他的第一件工作是把 Xerox ALTO計算機連到 Arpanet(Arpanet是 Internet的前身)。在1972年秋， Metcalfe 正在訪問住在華盛頓特區的 Arpanet計劃的治理員，并偶然發現了 Abramson的關于ALOHA系統的旱期研究成果。在閱讀 Abramson的有名的關于 ALOHA模型的1970論文時， Metcalfe熟悉到，雖然 Abramson已經作了某些有疑問的假設，但通過優化后可以把ALOHA 系統的效率提高到近100％。最后， Metcalfe因為他的基于信息包的傳輸理論而獲得哈佛大學理學博士學位。
　　
　　 1972年底， Metcalfe和 David Boggs設計了一套網絡，將不同的ALTO計算機連接起來，接著又把NOVA計算機連接到EARS激光打印機。在研制過程中， Metcalfe把他的工命名為 ALTO ALOHA網絡，因為該網絡是以ALOHA系統為基礎的，而又連接了眾多的 ALTO計算機。這個世界上第一個個人計算機局域網絡--ALTO ALOHA網絡首次在 1973年5月22日開始運轉。這天， Mctcalfe寫了一段備忘錄，稱他已將該網絡改名為以太網(Ethernet)，其靈感來自于"電磁輻射是可以通過發光的以太來傳播的這一想法"。最初的實驗型PARC以太網以2.94Mbps(每秒兆位)的速度運行，該速度值有點太零碎、其原因是第一個以太網的接口定時器采用 ALTO系統時鐘，意味著每340毫微秒就發送一次脈沖，導致傳送率為2.94Mbps，當然，以太網比初始的 ALOHA網絡有了巨大的改進，因為以太網是以載波監聽為特色的，即每個站在要傳輸自已的數據流之前先要探聽網絡的動靜，所以，一個改進的重傳方案可使網絡的利用率提高將近100％。到1976年時、在PARC的實驗型以太網中已經發展到100個節點，已在長1000米的粗同軸電纜上運行。 Xeror正急于將以太網轉化為產品，因此將以太網改名為 Xerox Wire。但在1979年， DEC、 Intel和 Xerox 共同將此網絡標準化時，該網絡又恢復以太網這個名字。1976年6月， Metcalfe和 Boggs發表了題為："以太網：局域網的分布型信息包交換"的聞名論文，1977年底， Metcalfe和他的三位合作者獲得了"具有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(載波監聽多路存取和沖突檢測)。從此，以太網就正式誕生了。
　　
　　DEC、 InteI和 Xerox將以太網標準化
　　(1979-1983)
　　
　　在70年代末，數十種局域網技術已經涌現出來，而以太網正是其中的一員。除了以太網外，當時最聞名的網絡有：數據通用公司的 MCA、網絡系統公司的 Hyperchannel、 Data' Point公司的ARCnet和 Corvus公司的 Omninet。使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版的以太網已變成產業標準。
　　
　　在1979年初，離開兩年后又重新回到 Xerox PARC的 Metcalfe接到在DEC公司工作的 Gordon Bell的電話。 Bell想討論 DEC和 Xerox共同建造以太網 LAN的設想， Metcalfe 認為和不同廠商一起發展以太網的主意不錯，但 Metcalfe此時有點身不由己，因為 Xerox一心想保護它的專利、限制 Metcalfe為 DEC工作。因此， Metcalfe建議 DEC直接與 Xerox主管商討將以太網轉變成產業標準的計劃，最后 Xerox邁出了這一步。

　　
　　使DEC和 Xerox在產業標準上合作的障礙之一是反托拉斯法。 Metcalfe在 MIT時的朋友 Howard Charney律師，建議他把真正的以太網技術轉到標準化組織(不久 Charney成為了3Com的創始人之一)。
　　
　　 Metaclfe在訪問位于華盛頓特區的美國標準化局( NBS)時，遇見了英特爾公司的一位正在 NBS工作的工程師，此人正在為他的先進的25MHz VLSI NMOS集成電路加工技術尋找新的應用，這種珠聯碧合的優勢是顯而易見的： Xerox提供技術， DEC有雄厚的技術力量，而且是以太網硬件的強有力的供給商，英特爾提供以太網芯片構件。不久， Metcalfe離開 Xerox成為企業家和經紀人。1979年7月，DEC、英特爾和 Xerox籌備召開三方會議， 1979年正式舉行首次三方會議。1980年9月30日，DEC、 Intel和 Xerox公布了第三稿的 "以太網，一種局域網：數據鏈路層和物理層規范，1．0版"，這就是現在聞名的以太網藍皮書，也稱為 DIX(取三家公司名字的第一個字母而組成的)版以太網1．0規范。如前所述，最初的實驗型以太網工作在2.94Mbps，而 DIX開始規定是在20Mbps下運行，最后降為 10Mbps。在以后兩年里 DIX重新定義該標準，并在1982年公布了以太網2.0版規范作為終結。
　　
　　在 DIX開展以太網標準化工作的同時，世界性專業組織 IEEE組成一個定義與促進工業LAN 標準的委員會，并以辦公室環境為主要目標，該委員會名叫802工程。DIX集團雖已推出以太網規范，但還不是國際公認的標準,所以在1981年6月， IEEE802工程決定組成802.3分委員會，以產生基于 DIX工作成果的國際公認標準，一年半以后，即1982年12 19日，19個公司公布了新的 IEEE802.3草稿標準。1983年該草稿最終以 IEEE10 BASE5而面世。(選用縮寫詞10BASE5是因為該標準指定了利用基帶的10MbpS傳輸速率和答應節點間的距離是50米，802.3與 DIX以太網2.0在技術上是有差別的，不過這種差別甚微。)今天的以太網和802.3可以認為是同義詞。在此期間， Xerox已把它的4件以太網專利轉交給 IEEE，因此現在任何人都可以用1000美元從 IEEE得到以太網使用許可證。1984年美國聯邦政府以 FipS PUB107的名字采納802.3標準。1989年 ISO以標準號 IS88023采納802.3以太網標準，至此， IEEE標準8O2.3正式得到國際上的認可。
　　
　　3Com將以太網產品化
　　(1980-1982)
　　
　　在DEC、 Intel、Xerox的工程師們仍在為以太網規范進行最后加工時， Metcalfe已在謀求其它商業利益，井謝絕了 Steve Jobs建議他參加 Apple計算機公司開發網絡的建議。1979 年6月， Bob Metcalfe、Howard Charney、Ron Crane、Greg Shaw和 Bill Kraus組成一個計算機通信和兼容性公司，就是現在聞名的3Com公司。
　　
　　 1980年8月，3 Com公司公布了它的第一個產品，即用于 Unix的商業版 TCP／IP，并在 1980年12月產品正式上市，1981年2月制定了宏偉的經營計劃。3 Com收到了一大筆風險基金，1981年3月，即在官方標準正式公布前18個月，3Com公司已將它的第一批符合 802標準的產品(3C100收發器)投放市場。1981年底，該公司開始銷售 DEC PDP／11系列和 VAX系列用的收發器和插卡，同時也銷售 Intet Multibus和 Sun微系統公司機器用的收發器和插卡。
　　
　　 Metcalfe的最初商業計劃是把1980年的風險資金投到為新個人計算機開發以太網適配器的工作上，因為新的個人計算機在世界各地剛剛興起。1981年 Metcalfe與所有的大牌 PC公司(其中包括 IBM和Apple)商談建造以太網適配器的計劃。在 Apple工作的 Steve Jobs立即表示贊同，一年后3Com公司為Apple機配置的第一批以太網產品投放市場。這臺名叫Apple Boxes的以太網設備是一臺連接到 Apple II并行端口的笨拙的機箱，在市場上以失敗而告終。一直以創造歷史著稱的 IBM當時也公布了最初的 IBM PC，但不與3Com 合作，原因是 IBM正忙于發明自己的令牌環網。但3Com決定在沒有 IBM合作的情況下推進自己的計劃，開始開發 EtherLink ISA適配器。18個月后，即1982年9月29日，第一臺 EtherLink投放市場，并隨機配置相應的DOS驅動軟件。
　　
　　第一臺 EtherLink在許多方面有技術上的突破：
　　
　　EtherLink網絡接口卡可通過硅半導體集成工藝來實現。1983年，3Com成為新起的 Seeq技術公司的合伙人。 Seeq公司許諾在它的 VLSI技術中使一個硅片能包含大多數的離散控制器功能，從而減少印制板上的元件數量及其成本，并留出足夠的空間使收發器能組裝在一塊印制板上。1982年年中， EtherLink變成包含一塊以太網 VLSI 控制器硅片的第一個網絡接口卡(NIC)--Seeq8001。
　　更重要的是 EtherLink成為 IBM PC的第一個以太網ISA總線適配器，這是以太網發展史上的一個里程碑。由于 Seeq硅片的價格低，所以3Com能以950美元的價格銷售 EtherLink，這比其它的卡和以前銷售的收發器都要便宜得多。
　　·在 EtherLink適配器推出之前，所有以太網設備的特點是采用一個外接的 MAU收發器，將它連接在以太網的細同軸電纜上。由于采用超大規模集成電路芯片節省了大量空間，因而該收發器就可集成在插件卡上。由于傳統的粗同軸電纜存在各種缺點，因此3Com公司也采用新的細纜布線方法。
　　這個名為細纜以太網的基本思想是由 EtherLink設計師 Ron Crane發明的，并很快成為事實上的標準。這種細纜以太網有許多優點:不需要外加收發器和收發器電纜，價格便宜，由于細同軸電纜輕易安裝和使用，使得網絡與用戶更加友好。
　　
　　 Metcalfe決定以 IBM PC為目標，使3Com公司大受其益。當時 IBM設計 IBM PC是想將該機主要作家庭計算機用；然而開始大量購買 PC機的卻是各個公司，而不是家庭用戶。1982年對 PC的需求已超過猜測值， IBM一個月就賣出20萬臺 PC，比公司原先的猜測超出一倍之多，使得 IBM公司的工廠加班加點，用一年時間生產出要兩年半才能完成的產量，以滿足市場需求。在1981年初， IBM XT上市，此時 IBM已占有 PC商業市場的75％的份額，可惜的是 IBM當時沒有熟悉到各公司想把他們的個人計算機聯網。到1983年時， EtherLink的生意火爆，1984年3Com的股票開始上市。同年3Com、ICL(國際計算機有限公司)、 HP將細纜以太網的概念提交給 IEEE，不久 IEEE就以 l0BASE2承認它為官方標準。由于節點到節點的距離縮短到200米，所以將該標準稱為10BASE2；還有，由于它采用較便宜的細同軸電纜，因此也稱為 Cheapernet。

　　
　　StarLAN：思想偉大，但速度欠佳
　　(1984--1987)
　　
　　細纜以太網在大多數方面都比常規以太網優異，細纜以太網用廉價的柔軟性強的細同軸電纜取代了昂貴的黃色粗同軸電纜。另外，大多數細纜以太網的網絡接口卡( NIC)都有內含的收發器，使得它輕易安裝和降低費用。
　　
　　但是細纜以太網仍有一些主要的缺點，例如同軸電纜因偶然性事故或用戶的某種粗心而斷裂(這種事往往時有發生)，就會使整個網絡癱瘓。另外，要求在網絡兩端進行正確的端接，而且網絡重構是一個問題--假如用戶進行實體方面的移動，則網絡電纜必須相應地重新布線，這往往是既不方便，而又輕易出事。
　　
　　 1983年底，從英特爾公司來的 Bob Galin開始與 AT＆T和 NCR協作，研究在無屏蔽雙絞線(UTP)電話電纜上運行以太網。 NCR建議采用類似細纜以太網的總線額撲結構，而 AT＆T電話公司熱衷于類似現行電話布線結構的屋形結構。 UTP星形配置的優點是多方面的：便于安裝、配置、治理和查找故障，而且成本較低；這種星形星置是一個突破，因為它允許采用結構化布線系統，它用單獨一根線將每個節點連接到中心集線器，這對于安裝、故障尋找和重新配置顯然是一個明顯的優點，可以大大降低整個網絡的成本。
　　
　　 1984年初又有14個公司參加到 UTP以太網的研究活動中來，有過很多次討論，主要都是圍繞如何使快速以太網能運行在 UTP線上。他們證實低速以太網( l-2Mbps)可以在 Category3線上運行，并能滿足電磁干擾規定和串擾方面的限制。但某些經銷商強烈反對將速度降到常規以太網速度的10％，很快使不少人失去愛好，其中也包括以太網的兩位領頭人3Com和DEC在內，而其它一些參與者認為1Mbps對配置 IBM PC和 XT機的 PC網已夠快的了。在經過--番激烈的技術討論后，該集團表決通過將以太網退回到1Mbps。
　　
　　 10家公司決定執行 lMbps以太網，并與 IEEE進行商討。 IEEE802小組委托以 Galin 為首的 StarLAN任務組進行標準化工作。1956年中，作為 IEEE802.3新標準的1BASE5被批準實施(StarIAN 可支持從集線器到節點間長達250米的距離，在1BASE5中的5表示節點到節點的距離為500米)。
　　
　　 StarLAN走向消亡
　　
　　 1984年，以 HP和 AT＆T為首的經銷商將 StarLAN 集線器網絡接口卡推向市場。在 80年代 StarIAN完成了數百萬個連接，但包括3Com和 DBC在內的許多經銷商早已認定 1Mbps太慢--在計算機工業上已形成每兩年將性能翻一番的傳統，一些客戶和經銷商把 lMbFs以太網看作是一種后退行為。(在1984年 IBM已公布基于 Intel80286微處理器的PC AT，兩年后，即在 StarLAN 1BASE5標準被批準的那年，Intel公司推出了80386微處理器，這個32位的 CPU比它的上一代80286強勁許多倍。)因此， StarLAN再也不可能獲工業界和市場上的支持使之重新起飛。終于在1987年走向衰亡，當時 SynOPtics公司推出 LATTISNET和提交在常規電話線上實現全速10Mbps以太網性能的產品。不久，LAT TISNET由 IEEE按照雙絞線以太網進行標準化，同時定名為10BASE-T，這樣 StarLAN 和 Galin的死期已是屈指可數的了，不過作為無屏蔽雙鈕線和星形線以太網的開拓者，其功績是不可磨滅的。

上一篇：監控局域網一舉一動確保系統安全運轉

下一篇：局域網內共用電視卡方法