مردی برای تمام شبکه‌ها - گفتگوی اختصاصی ماهنامه شبکه با Metcalfe، پدیدآورنده پروتکل اترنت

شاید برای بسیاری، LAN یا شبکه‌های محلی و پروتکل اترنت از جمله آشناترین واژه‌ها باشد. شبکه‌های محلی قطعاً به عنوان یکی از رایج‌ترین پدیده‌های فناوری اطلاعات، چنان در همه جا رسوخ‌کرده‌اند که مفهوم شبکه و شبکه‌بندی، به‌عنوان معادل LAN و شبکه محلی درآمده است. مطمئناً برای بسیاری از دیگر خوانندگان نیز نام PARC یا مرکز تحقیقات پالوآلتو زیراکس، آشناست و شاید حسی نوستالژیک همراه آن‌باشد. این مرکز تحقیقاتی بزرگ محل تولد بسیاری از ابداعات فناوری دنیای کامپیوترها و شبکه‌ها بوده‌‌است که آشناترین نام‌ها در این میان رابط گرافیکی کاربر است که ریشه‌اصلی سیستم‌عامل‌های ویندوز و اپل می‌باشد. حال اگر این دو نام مشهور را کنار یکدیگر بگذاریم، به نامی ناآشنا برمی‌خوریم که در مرکز PARC موفق شده است پروتکل سازنده شبکه‌های LAN یعنی اترنت را ابداع کند. Robert Metcalfe که ترجیح می‌دهد با نام باب متکالف شناخته شود، مبدع این فناوری است. باز هم با تلاش بسیار، فرصتی فراهم شد تا گفت‌وگویی اختصاصی با یکی از بزرگان دنیای فناوری اطلاعات انجام شود. این بار خواننده گفت‌وگو با دکتر متکالف خواهید بود. وی که روزنامه‌نگار و ستون‌نویسی زبردست نیز هست، در زمانی که ستون هفتگی خود را در مجله Infoworld می‌نوشت، بیش از پانصدهزار خواننده متخصص در سراسر جهان داشت و از این طریق دانسته‌ها و یافته‌های خود را منتقل می‌کرد. متکالف علیرغم مشغله‌های فراوانی که داشت و در زمان طرح سؤالات، برای به پایان رساندن پروژه‌ای مهم، در سوییس به سر می‌برد، پاسخ سؤالات را به سرعت آماده کرد و آن‌ها را ارسال نمود و در همان ابتدا از این‌که نمی‌تواند به زبان فارسی گفت‌وگو کند عذرخواهی کرد! ماهنامه شبکه و سردبیر آن از این‌که توانسته‌اند تعامل مناسبی را با بزرگان علم و فن در سراسر دنیا برقرار کنند و به نوعی آغاز کننده این راه در بین مطبوعات ایرانی باشند، خرسند هستند و امیدوارند که این تعامل‌ها که رویکردی صرفاً علمی و فنی دارند، بتوانند به توسعه دیدگاه‌های خوانندگان کمک کنند و این قبیل فعالیت‌ها به نهادینه شدن چنین حرکت‌هایی در مطبوعات تخصصی بینجامد.
شبکه: آقای دکتر متکالف، از فرصتی که برای طرح سؤالات در اختیارمان قرار دادید متشکرم.
اولین سؤال را این‌گونه مطرح می‌کنم که از چه زمانی ایده پروتکل اترنت (Ethernet) در ذهن شما شکل گرفت؟
متکالف: از زمانی که در مرکز تحقیقات پالوآلتو شرکت زیراکس، یعنی همان مجموعه معروف PARC کار می‌کردم، به این فکر افتادم. در واقع اترنت در یادداشتی که من در تاریخ ۲۲ می ۱۹۷۳ نوشتم، متولد شد.
● و هدف اصلی از پدیدآوردن این پروتکل چه بود؟
○ من معتقد بودم که می‌توان با استفاده از بسته‌ها یا Packetهای داده‌ای، PCها را با سرعت بسیار زیاد به یکدیگر متصل کرد و این بسته‌ها را به‌صورت توزیع‌شده روی رسانه‌ای اشتراکی به جریان انداخت.نام آن رسانه را اتر (Ether) و شبکه حاصل از آن را اترنت (Ether-net) گذاشتم. رسانه موردنظرم در آن زمان، کابل‌های هم‌محور یا Coaxial بود. ضمن آن‌که در آن زمان نخستین کسی بودم که به موضوع شبکه کردن کامپیوترهای شخصی که می‌توانستند در هر جایی حضور داشته باشند، اشاره کردم. در واقع نخستین کسی بودم که به این نتیجه رسیدم که روزی کامپیوترهای شخصی یا PCها، بسیار فراگیر خواهند شد و باید برای اتصال آن‌ها به یکدیگر فکری کرد.
● به نظر می‌آید همانند سایر طرح‌های بزرگ، اترنت نیز در ابتدا برای مصارف پژوهشی و آموزشی طراحی گردید. آیا همین‌طور است؟
○ البته. اترنت در ابتدا به عنوان یک نمونه پژوهشی مطرح گردید و پیاده‌سازی آن هم براساس شبکه‌های آرپانت (در واقع نسخه اول شبکه اینترنت) و Alohanet صورت گرفت. Alohanet یک شبکه WAN رادیویی بود که در سال ۱۹۷۰ در دانشگاه هاوایی شکل گرفته بود.
● نخستین کاربرد اترنت چگونه بود؟ یا بهتر بگویم اترنت در ابتدا چه چیزهایی را به یکدیگر متصل کرد؟
○ سؤال جالبی است. PCها و چاپگرهای لیزری از ابداعات مرکز PARC هستند. نخستین کاربرد اترنت، متصل ساختن یک PC به اولین چاپگر لیزری بود. سپس به عنوان دومین آزمون، تعدادی PC به شبکه آرپانت متصل شدند. البته وقتی می‌گویم PC ، منظورم چیزی نیست که امروزه به عنوان کامپیوتر شخصی متداول شده است. منظورم کامپیوترهای خاص رومیزی است که آن زمان در مرکز PARC ابداع شده بودند.
دکتر رابرت (باب) متکالف‌
Robert (Bob) Metcalfe در سال ۱۹۴۶ در نیویورک متولد شد و از دبیرستانی در لانگ آیلند فارغ‌التحصیل شد. وی سپس به دانشگاه MIT رفت و در سال ۱۹۶۹ در دو رشته‌ مهندسی برق و مدیریت صنعتی فارغ‌التحصیل گردید. وی سپس مدرک کارشناسی ارشد خود را در ریاضیات در سال ۱۹۷۰ از دانشگاه هاروارد اخذ نمود و سه سال بعد با تز دکتری ارتباطات مبتنی بر Packet از همان دانشگاه فارغ‌التحصیل گردید. متکالف سپس در همان سال، در مرکز تحقیقات پالوآلتو زیراکس (PARC) ، پروتکل اترنت که مبنای شبکه‌های LAN است را ابداع نمود.وی در سال ۱۹۹۷ به عضویت آکادمی ملی مهندسی درآمد و در سال ۲۰۰۵ مدال ملی فناوری را دریافت کرد. متکالف همچنین روزنامه‌نگاری فعال نیز محسوب می‌شود و در دهه ۹۰ میلادی دارای ستون ثابتی در هفته‌نامه Infoworld بود. دکتر متکالف تجربه کار و مدیریت در شرکت‌های بسیاری را دارد. از آن جمله می‌توان به مدیریت و حضور در شرکت‌های Avistar ،IDG ،IDC ، دانشگاهMIT، مجموعه شرکت‌های Polaris وNarad ، و ریاست هیأت مدیره شرکت‌های Ember ، Paratek و Sicortex اشاره نمود. وی در سال‌های ۱۹۷۹ تا ۱۹۹۰ که در شرکت ۳com بود، توانست آن شرکت را در اوج فعالیت‌های مربوط به طراحی و ساخت تجهیزات شبکه قرار دهد. متکالف تاکنون نشان‌ها و جوایز فراوانی را دریافت کرده است. از جمله جایزه ACM در سال ۱۹۸۰، جایزه گراهام‌بل از IEEE در سال ۱۹۸۸، عضویت در آکادمی هنر و علوم آمریکا در سال ۱۹۹۵، مدال تقدیر از انجمن IEEE در سال ۱۹۹۶، عضویت در کنسرسیوم بین‌المللی مهندسی و همچنین چهار مدرک دکتری افتخاری از دانشگاه‌های مختلف.● ممكن است به‌طور خلاصه نحوه كار نخستین پروتكل اترنت را توضیح دهید؟
○ كامپیوترهایی كه می‌خواستند به شبكه متصل شوند، از رسانه مشتركی برای تبادل داده‌هایی كه به شكل Packet به قطعات كوچكتری تقسیم شده بودند، استفاده می‌كردند. هنگام طراحی پروتكل (یعنی سال ۱۹۷۳) سرعت انتقال داده‌ها برابر با ۹۴/۲ مگابیت برثانیه بود. این‌كه بتوان از رسانه یا همان كابل به عنوان رسانه‌ای اشتراكی استفاده كرد، با استفاده از تكنیك CSMA/CD میسر می‌شد. (CSMA/CD همان Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection یا دسترسی چندگانه حساس به خط حامل با استفاده از آشكارسازی تصادم می‌باشد.) البته من این روش را به همراه یكی از همكارانم به نام DavidBoggs در سال ۱۹۷۶ در سمینار CACM ارائه دادیم و برنده جایزه نیز شدیم. در اینجا وارد جزییات نمی‌شوم. همین‌قدر اشاره می‌كنم كه پروتكل اترنت به آن علت موفقیت زیادی را به همراه داشت و توانست در بین سایر پروتكل‌های پیشنهادی به خوبی مزایای خود را نشان دهد كه ساده و سریع بود و از دوباره كاری در ارسال اطلاعات جلوگیری می‌كرد.
● كاربرد اترنت چگونه گسترش یافت؟
○ در ابتدا همان‌گونه كه گفتم، اترنت برای اتصال چاپگر و كامپیوتر به كار گرفته شد. سپس ارسال email نیز از طریق آن امكان‌پذیر شد. بعد از آن، PFMTS یا مجموعه كارهای چاپ(P) ، انتقال فایل(F)، نامه‌نگاری(M) ، خدمات ترمینالی (T) و آماده‌سازی برای سایر كاربردها (S) به مجموعه وظایف آن اضافه شد. در اوایل دهه ۸۰ میلادی كه چاپگرها و دیسك‌ها ادواتی گران‌قیمت بودند، اترنت در به اشتراك‌گذاری آن‌ها و كاهش هزینه‌ها سهم به‌سزایی داشت.
● این پروتكل چگونه استاندارد شد؟
○ اترنت در سال ۱۹۷۳ ابداع شد و جزئیات فنی آن در سال ۱۹۷۶ منتشر گردید. من در سال ۱۹۷۹ شركت ۳com را بنیان‌گذاری كردم و با كمك كنسرسیومی مركب از شركت‌های DEC ، زیراكس و اینتل موفق شدم اترنت را در سازمان IEEE تحت شماره ۳/۸۰۲ استانداردسازی نمایم. همین تلاش‌ها باعث شد كه اترنت در دسامبر سال ۱۹۸۲ توسط ۱۹۹ شركت بزرگ و مهم دنیا نیز به عنوان استاندارد موردپذیرش واقع شود. پس از آن در شركت ۳com موفق شدیم اترنت را برای IBM PC پیاده‌سازی كنیم و از سال ۱۹۸۴ شروع به توسعه عمومی آن كردیم. از آن پس نیز همچنان پورت‌های اترنت توسط سازندگان مختلف ساخته می‌شود و به فروش می‌رود و توسط طراحان، در شبكه‌های مختلف به كار گرفته می‌شود.
● پروتكل اترنت محصول كار انفرادی شما بود؟
○ خیر. David Boggs، همكار بسیار نزدیك من در طراحی و تدوین این پروتكل بود. البته از همكاری دوستان دیگرم نیز بهره‌مند بودم.
● آیا اترنت اولین پروژه مهمی بود كه شما انجام دادید؟
○ اترنت در واقع معروف‌ترین پروژه‌ای است كه من انجام داده‌ام. من روی قسمت‌های دیگری و شبكه‌هایی كه اكنون به شبكه جهانی اینترنت منتهی شده‌اند نظیر شبكه آرپانت،NCP ،Telnet ، TCP/IP و... نیز كار كرده‌ام. من اكنون ۵۹ ساله‌ام و اترنت ۳۲ ساله است. كارهای پژوهشی و اجرایی فراوان دیگری نیز داشته‌ام.
●‌حدس می‌زنید چه تعدادی از شبكه‌ها هم‌اكنون از پروتكل اترنت استفاده می‌كنند؟
○ نمی‌دانم، شاید هزاران هزار شبكه. بد نیست به آماری اشاره كنم كه در سال ۲۰۰۴ مؤسسه تحقیقات IDC منتشر كرده بود. براساس آن آمار در سال ۲۰۰۴ بالغ بر ۲۰۰ میلیون پورت جدید اترنت (روی سوییچ‌ها) در سطح جهان به فروش رفته است. همین آمار كوچك می‌تواند اشاره‌ای باشد به گستردگی استفاده از پروتكل اترنت در سطح جهان.
● آیا خود شما نام اترنت را برای آن پروتكل قرار دادید؟
○ بله. اما بد نیست مقداری در مورد آن توضیح دهم. در زمان باستان براین عقیده بودند كه فضای اطراف ماورای زمین از ماده‌ای پر شده است به نام اتر (Ether) یعنی همان جایی كه اكنون می‌دانیم خلا است. وظیفه اتر آن بود كه نور خورشید را به زمین برساند و در واقع رسانه انتقال نور خورشید به زمین بود. ولی خودش به‌صورت Passive یا غیرفعال و منفعل عمل می‌كرد. شبكه‌ها هم قرار بود رسانه‌ای داشته باشند كه وظیفه حمل و نقل و انتشار داده‌ها را به عهده داشته باشد. این رسانه برای من تداعی‌كننده همان مفهوم اتر بود. من از آن ایده قدیمی استفاده كردم و از تركیب آن با نت (شبكه)، كلمه اترنت را ساختم.
● آینده اترنت را چگونه می‌بینید؟
○ اترنت نیز همانند سایر فناوری‌ها به جلو می‌رود و گاهی هم در راه توسعه آن مشكلاتی بروز می‌كند. ولی چشم‌انداز آن روشن است. اكنون اترنت با سرعت ۱۰ گیگابایت برثانیه كار می‌كند (آن را مقایسه كنید با سرعت كمتر از ۳ مگابایت برثانیه در روزهای آغازین) و به زودی به سرعت‌های ۴۰ گیگابیت برثانیه و یكصد گیگابیت برثانیه نیز خواهد رسید. همچنین به غیر از شبكه‌های كابلی، اترنت روی شبكه‌های بی‌سیم نیز با نام‌های Wi-Fi و WiMax در حال استفاده است. حتی در كاربردهای خاص، یعنی مثلاً میكروكنترولرها نیز به طور درونی پیاده‌سازی شده است و در پروتكل‌های جدید دیگری نیز مانند ZigBee (پروتكل ۸۰۲.۱۵.۴) هم دیده می‌شود. كاربرد دیگری نظیر ارتباط بین شبكه‌های LAN و WAN تحت عنوانTelechasm به عنوان راهكاری ارزان و سریع نیز مطرح است. می‌بینید كه كاربردهای آن طوری توسعه می‌یابند كه انگار این پروتكل ۳۲ ساله هنوز در ابتدای راه است.
درباره استاندارد IEEE ۸۰۲.۳
استاندارد شبكه‌های محلی یا LAN مبتنی بر CSMA/CD توسط سازمان IEEE به شماره ۸۰۲.۳ استانداردسازی شده و به ثبت رسیده است. اترنت نامی است برای پیاده‌سازی این استاندارد و محصولا‌تی كه براساس آن استاندارد كار می‌كنند. در سال ۱۹۷۳ در مركز تحقیقاتی پالوآلتوزیراكس، نوع خاصی از شبكه‌های خطی یا Bus پیاده‌سازی و تعریف شد. سپس با كار مداوم، در سال ۱۹۷۶ مجموعه‌‌ای شامل یكصد ایستگاه كاری كامپیوتری روی یك كابل هزارمتری و با سرعت ۲/۹۴ مگابیت برثانیه و برمبنای سیستم CSMA/CD به یكدیگر متصل شدند كه می‌توان آن را به نوعی نخستین شبكه LAN مبتنی بر اترنت دانست. در سال ۱۹۸۰، شركت‌های زیراكس، اینتل وDEC استانداردی را برای اترنت ۱۰ مگابیت برثانیه‌ای به نامت DIX Ethernet دوین كردند. همین استاندارد مبنای تدوین استاندارد فراگیر IEEE ۸۰۲.۳ گردید.
در سال ۱۹۸۳ استاندارد ۵ ۱۰Base تعریف شد، سپس در سال ۱۹۸۶ استاندارد ۱۰Base۲، در سال ۱۹۹۱ استاندارد ۱۰BaseT و در سال ۱۹۹۴ استاندارد ۱۰BaseF تعریف شده‌اند. سپس با جهشی ناگهانی، در سال ۱۹۹۵ استاندارد اترنت یكصد مگابیت برثانیه‌ای یا ۱۰۰BaseT تعریف شد و چهار سال بعد سرعت استاندارد اترنت به ۱ گیگابیت برثانیه یا ۱۰۰۰BaseT رسید. اكنون نیز در۱۰G یا اترنت ده گیگابیت بر ثانیه و همچنین ۴۰G و ۱۰۰G در حال بررسی و تكمیل هستند.

منبع : ماهنامه شبکه