Ko računalniki spregovorijo
Zgodovina računalništva nas uči, da se najbolj prelomne spremembe rodijo iz tekem za prevlado na trgu. Da je zdrava konkurenca gonilo razvoja, dokazuje tudi revolucionarna tekma, ki se je odvijala v zgodnjih letih računalništva, ko so se podjetja borila za prevzem standarda za omrežno povezavo, danes znano kot ethernet.
Robert Metcalfe velja za očeta omrežja Ethernet.
Zgodba o računalniškem omrežju, kot ga poznamo danes, se je začela v New Yorku leta 1946, ko se je v Brooklynu rodil Robert Metcalfe. Že kot mlad fant je kazal izjemno radovednost in strast do tehnološkega raziskovanja. Študiral je elektro inženiring na prestižni Univerzi MIT, kjer je pridobil osnovno znanje, ki ga je kasneje uporabil pri svojih inovacijah. Zaposlil se je v raziskovalnem oddelku podjetja Xerox v njihovem centru Palo Alto Ranch, kjer so razvijali nekatere od prvih osebnih računalnikov. Xerox ga je prosil, da razvije omrežni sistem za računalnike v centru PARC, saj so imeli v lasti tudi prvi laserski tiskalnik na svetu in so želeli, da bi vsi tamkajšnji računalniki lahko uporabljali ta tiskalnik.
Koncept omrežja ALOHAnet z Univerze na Havajih je bil pionirski brezžični omrežni sistem, ki je navdihnil ethernet.
Metcalfe se je soočil z dvema izzivoma. Omrežje je moralo biti dovolj hitro, da bi podpiralo visoko zmogljiv laserski tiskalnik, hkrati pa je moralo povezati več sto računalnikov v isti stavbi, kar je bilo za tiste čase nenavadno, saj večina podjetij ni imela toliko računalnikov v istem prostoru. Metcalfe se je spomnil koncepta omrežja, imenovanega ALOHAnet, ki je bilo ustvarjeno na Univerzi na Havajih. ALOHAnet je bil pionirski brezžični omrežni sistem, ki je igral pomembno vlogo pri razvoju in razširitvi brezžičnih komunikacij.
Metcalfe je namesto radijskih valov ALOHAneta uporabil koaksialne kable.
Sistem ALOHAnet je bil razvit na Havajih v 60. letih prejšnjega stoletja in je bil ena od prvih brezžičnih omrežnih rešitev. Zasnovan je bil za reševanje komunikacijskih izzivov med havajskimi otoki. Glavni inženir projekta je bil Norman Abramson. Ta je razvil brezžično omrežje, ki je omogočilo oddaljenim otokom, da so se med seboj povezali prek radijskih valov. Sistem ALOHAnet je uporabljal koncept službenega ALOHAneta in razdeljenega ALOHAneta. Službeni del je omogočal uporabnikom, da so pošiljali sporočila na osrednji strežnik, medtem ko je razdeljeni ALOHAnet omogočal neposredno komunikacijo med različnimi uporabniki. Rešitev je bila revolucionarna, saj je omogočila brezžično komunikacijo na razdaljah, ki so bile prej nedosegljive. Metcalfe je zamisel nadgradil tako, da je namesto radijskih valov uporabil koaksialne kable, kar je zmanjšalo motnje med prenosi podatkov.
Ethernet je svoje kable z oddajanjem paketov prek debele koaksialne linije uporabljal kot nekakšen radijski eter. Pristop je bil precej inovativen. Računalniki so bili povezani s postopkom, pri katerem so naredili luknjo skozi koaksialno oblogo in zunanji prevodnik, da so lahko naredili povezavo z notranjim prevodnikom. Kljub temu da so vsi računalniki videli vse pakete, ki so šli mimo, je vmesnik etherneta prezrl tiste, ki niso bili naslovljeni na lokalni računalnik ali na oddajni naslov. Postaje, povezane z omrežjem, so preverjale, ali je eter neaktiven, in počakale, da so zaznale signal. To je pomenilo, da so postaje lahko dobesedno poslušale omrežje, preden so začele prenašati podatke. Če sta dve postaji poskušali prenašati podatke hkrati, je sistem zaznal trk in prekinil prenos. V tem je tičala prava moč etherneta – v njegovi preprostosti in učinkovitosti. Medtem ko so druge tehnologije uporabljale zapletene mehanizme za določanje, katera postaja lahko prenaša podatke in kdaj, je ethernet uporabljal preprost, a učinkovit sistem za zaznavanje trkov in ponovno prenašanje podatkov.
Pokojni David Boggs je skupaj z Robertom izumil računalniško omrežje, kot ga poznamo danes.
Čeprav novinarji pogosto trdijo, da je ethernet nastal 22. maja 1973, ko je Metcalfe napisal obvestilo svojim nadrejenim, ki so prepoznali njegov potencial, Metcalfe trdi, da ga je dejansko razvijal postopoma v obdobju nekaj let. Kot del tega dolgotrajnega procesa sta Metcalfe in njegov sodelavec David Boggs leta 1976 objavila članek z naslovom Ethernet: Distributed Packet-Switching for Local Computer Networks. Ethernet je bil patentiran kot ameriški patent št. 4.063.220 leta 1975. V vojni za standard so se pojavili tudi drugi tekmeci, ki so razvijali svoje omrežne tehnologije. Med njimi je bil v ospredju Token Ring, ki ga je razvilo podjetje IBM.
Token Ring je uporabljal drugačen pristop k omrežnemu prenosu in temeljil na uporabi žetona za prenos podatkov. Omrežje z žetoni je topologija lokalnega omrežja (LAN), kjer so postaje razporejene v topologiji zvonjenja. Podatki prehajajo zaporedno med vozlišči v omrežju, dokler se ne vrnejo v izvorno postajo. Za preprečitev preobremenjenosti in trčenj omrežje uporablja žeton za zagotovitev, da se hkrati uporablja samo ena postaja v liniji, s čimer uporabniki lažje označijo svojo dejavnost. LAN za žetonski obroč je fizično priključen kot topologija zvezd, vendar konfiguriran kot topologija zvonjenja. Ključni korak v vojni za standard ethernet je bila njegova standardizacija. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) je leta 1985 sprejel standard IEEE 802.3, ki je formalno definiral ethernet kot omrežno tehnologijo. To je pomenilo, da je ethernet postal univerzalno sprejet standard za lokalna omrežja.
Računalnik moramo z drugim računalnikom zaradi zasnove omrežja povezati s križnim kablom UTP.
Inženirji so že na samem začetku ugotovili, da je en sam kabel skozi stavbo omejujoč, zato so razvili repetitorje, ki so obnavljali signal in omogočali povezavo več ethernet kablov. V poznih 80. so razvili nov standard, ki je omogočal ethernet prek telefonskega kabla. UTP-kabli za ethernet so sestavljeni iz štirih parov tankih, zvitih kablov. Ti so lahko iz trdnega bakra ali pa iz tankih niti. Prvi imajo boljše električne lastnosti, drugi so lažji za uporabo. UTP-kabli so opremljeni z zdaj že običajnimi plastičnimi RJ45 konektorji. Ethernet prek UTP uporablja samo dva od teh zvitih parov, enega za oddajanje in drugega za sprejemanje. Rahla zapletenost tovrstne nastavitve je v tem, da je vsak UTP-kabel tudi svoj lastni ethernet segment, zato je za izgradnjo omrežja LAN z več kot dvema računalnikoma treba uporabiti večportni repetitor, znan tudi kot zvezdišče. To preprosto ponovi vhodni signal na vseh priključkih in pošlje tudi signal zastoja vsem priključkom, če pride do trka. To je prineslo težave z ožičenjem, ki so še vedno prisotne. Računalniki uporabljajo pina 1 in 2 za oddajanje ter 3 in 6 za sprejemanje, pri zvezdiščih in stikalih pa je to obrnjeno. Kar pomeni, da je računalnik z zvezdiščem povezan z običajnim kablom, medtem ko morata biti dva računalnika ali dve zvezdišči povezani s tako imenovanimi križnimi kabli, ki povezujejo pina 1 in 2 na eni strani s pinoma 3 in 6 na drugi strani (in obratno). Vseeno je bil končni rezultat hiter in prilagodljiv sistem.
V zgodnjih 90. letih se je ethernet zdel že zelo počasen, zato je bilo hitrejše omrežje aktualen izziv. Pojavil se je FDDI (Fiber Distributed Data Interface) s hitrostjo 100 Mb/s, ki je bil 10-krat hitrejši od klasičnega etherneta. FDDI je omogočil vzpostavitev zmogljive hrbtenice med omrežji LAN. Kljub razlikam med ethernetom in FDDI je bilo mogoče omrežja povezati prek mostov. Ti so razdelili omrežje na ločena območja trkov, vendar so paketi še vedno lahko potovali povsod. Usmerjevalniki so omogočili razdelitev omrežja na različna območja oddajanja. Fast ethernet s hitrostjo 100 Mb/s je bil razvit za nadomestitev klasičnega etherneta. Uporabljal je drugačno kodiranje za hitrost, ki ni več ustrezalo UTP-kablu, zato je prišlo do dodatnih zahtev za kabelske specifikacije. Potem so se pojavili tudi Gigabit ethernet in druge tehnologije, ki so prinesli še večje hitrosti in omogočili boljše zmogljivosti omrežij. Danes tudi usmerjevalniki/stikala za domače okolje zmorejo 2,5 Gb/s, v podjetjih pa že dalj časa uporabljajo hitrosti 10 Gb/s.
Brezžična omrežja imajo danes primat, a je ethernet še vedno kralj hitrosti in zanesljivosti.
Petdeset let etherneta je za nami in ožičeno omrežje se očitno še ne misli posloviti. LAN-omrežja so zdaj prisotna povsod, vsaj kot povezava z internetom. Ethernet v različnih različicah je bil izjemno uspešen in je potisnil v ozadje vse konkurenčne tehnologije LAN. Edini razlog, da se je rast etherneta v zadnjem desetletju upočasnila, je, da so brezžična omrežja Wi-Fi tako priročna. Čeprav so vrata ethernet omrežja na računalnikih danes po večini nezasedena, so še vedno tam, da zagotovijo hitrost in zanesljivost, ko sta ti potrebni. Brezžična omrežja tej nalogi še vedno niso dostojno kos.