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Infrastruktur

Die Ethernet-Story

30. September 2013, 14:15 Uhr | Dirk Jarzyna, Journalist und freier Mitarbeiter funkschau

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Die Erfindung

„Nun komme ich zu genau dem Teil, den wir erfunden haben. Wir fanden eine Manchester-Encoding genannte Methode der Encodierung. Diese Methode hatte folgendes Feature: In jeder Bit-Zelle enthält die erste Hälfte der Bit-Zelle das Bit und die zweite Hälfte der Bit-Zelle das Komplement des Bits. In der Mitte der Bit-Zelle gibt es also einen garantierten Übergang vom Bit zum Bit-Komplement. Und genau diesen Übergang nutzten wir als Clock. Die Clock war also in den Daten codiert und sie kam in der Mitte jeder Bit-Zelle. Eine andere coole Sache mit diesem Encoding war, dass das Kabel entweder an oder aus war. Wir konnten das Kabel also mit 3,5 Volt versorgen oder mit 0 Volt. Im Fall von Manchester gab es also nur zwei Zustände: 3,5 Volt oder nichts. Also etwa die Hälfte der Zeit während einer Übertragung ließen wir das Kabel einfach laufen, und das hatte wichtige Konsequenzen. Dies gab uns einen großen Vorteil gegenüber dem ALOHA-Netzwerk. Das ALOHA-Netzwerk konnte nicht hören, was es tat, es konnte nach einer Aktion lediglich folgern.

Die Idee war, dass die Stationen Pakete auf das Ether brachten. Kamen diese Pakete durch, war alles in Ordnung. Kamen sie nicht durch, würden sie erneut übertragen, ganz so, wie es das ALOHA-Netzwerk uns gelehrt hatte. Ich schaute mir also Norm Abramsons Mathematik an und entdeckte zwei Dinge, die mich störten. Eines war, dass Norm davon ausging, dass das Netzwerk eine unbegrenzte Anzahl von Benutzern hatte und dass diese Benutzer weitertippten, selbst wenn ihre Pakete verlorengegangen waren. Ich wusste, dass das ALOHA-Netzwerk sechs Benutzer hatte, was sehr viel weniger ist als unendlich. Und diese Benutzer stoppten die Tipperei, wenn ihre Pakete nicht durchkamen. Um die echten Zahlen zu sehen, schrieb ich eine Computersimulation des ALOHA-Netzwerks, und dabei kam dieser unbehagliche Moment, wo ich ein Retransmission-Intervall spezifizieren musste. Norms Mathematik hatte so etwas nicht drin.

Ich hatte also tatsächlich die Bedeutung des Retransmission-Intervalls zu spezifizieren. Dann startete ich die Simulation und bemerkte, dass ich jedes Mal, selbst mit konstanten Parametern, unterschiedliche Antworten erhielt. Das lag daran, dass Norms Mathematik mit dem Durchschnitt arbeitete, aber der Durchschnitt sehr unwahrscheinlich ist. Dann wandten wir Manchester an – und das war es. Das war das Ding. Das ist die Erfindung: Manchester-Encoding, um den Kanal zu stabilisieren. Und so machten wir es schlussendlich.

Da wir Manchester-Encoding hatten, konnten wir innerhalb einer Bit-Zeit hören, wann ein Paket auf dem Netzwerk durchging. Und wenn jemand bereits übertrug, war dies nicht die geeignete Zeit, selbst eine Übertragung zu beginnen. Wir konnten also Kollisionen verhindern, indem wir zuerst einfach hörten, und dies wurde Carrier-Sense genannt. Und weil das Netzwerk während einer Übertragung die Hälfte der Zeit aus war, konnte jemand, während er sein eigenes Paket sendete, in den Halb-Bit-Zellen eines jeden Bits untersuchen, ob sonst noch jemand sendete.

Man konnte zuhören und feststellen, ob es eine Kollision gab. Wir hatten also Collision-Detection, etwas, was das ALOHA-Netzwerk nicht konnte. Und eine weitere Sache: Wie bekommen wir den Kanal stabil? Was wir entdeckten ist dies: Falls man auf zu viel Verkehr stößt, ist der richtige Instinkt, es nicht noch härter zu versuchen. Was tut man stattdessen? Man zieht sich zurück. Das ist die Erfindung der zuvor erwähnten Gruppe. Das ist es, womit wir hervorkamen: Manchester-Encoding innerhalb der zuvor aufgezählten Begrenzungen, und dies ist, wo das ALOHA-Netzwerk ins Spiel kam und uns Randomized-Retransmissions zeigte. Was wir hinzufügten war die Tatsache, dass wir auf einem Kabel waren, und dieses Ding mit dem Zurückziehen.

Nun, all dies führte zu diesem Memo, geschrieben am 22. Mai 1973.“