Ethernet, 50 साल बाद भी मजबूत बनी हुई मानक तकनीक

 (spectrum.ieee.org)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2023-11-18 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • 1973 में Xerox PARC से शुरू हुआ Ethernet coaxial cable आधारित experimental network से दुनिया भर में wired LAN standard बन गया, और 50 साल बाद IEEE Milestone के रूप में याद किया गया
  • इसकी शुरुआत PARC के Alto computers को आपस में जोड़ने और उन्हें laser printer व ARPANET gateway से कनेक्ट करने से हुई थी; Robert M. Metcalfe और David Boggs ने एक ही इमारत में सैकड़ों computers को जोड़ने का तरीका डिजाइन किया
  • शुरुआती design ने University of Hawai’i के ALOHAnet से shared channel, packet transmission और collision के बाद random retry वाला तरीका अपनाया, और wireless की जगह coaxial cable इस्तेमाल कर speed व interference की समस्याओं को सुधारने की कोशिश की
  • पहला implementation अधिकतम 2.94 Mb/s पर चलता था, और PARC building में 500m coaxial cable, 100 transceiver nodes, vampire tap और D-type connectors लगाए गए थे, जो Alto, printers और file servers को जोड़ते थे
  • 1980 में Xerox, Intel और DEC ने 10 Mb/s Ethernet specification जारी की, जिसके बाद 1983 में IEEE 802 LAN Standards Committee ने इसे standard के रूप में अपनाया; आगे चलकर यह IEEE 802.3-1985 और high-speed व multi-media extensions में विकसित हुआ

Xerox PARC से शुरू हुआ Ethernet

  • California स्थित Xerox Palo Alto Research Center(PARC) कई computer technologies की शुरुआत का केंद्र था, जैसे Alto, पहला graphical user interface आधारित personal computer, और पहला laser printer
  • PARC coaxial cable पर high-speed data transmit करने वाली networking technology Ethernet का भी जन्मस्थान है
  • Ethernet enterprises और homes में व्यापक रूप से इस्तेमाल होने वाला standard wired LAN बन गया, और अपने जन्म के आधी सदी बाद IEEE Milestone के रूप में चुना गया

Alto और laser printer को जोड़ने वाला network

  • Ethernet development 1973 में शुरू हुआ, जब Charles P. Thacker ने Alto computers के बीच communication, laser printer connection और PARC के ARPANET gateway connection के लिए network की कल्पना की
  • IEEE Fellow Robert M. Metcalfe ने implementation की जिम्मेदारी ली, और जल्द ही computer scientist David Boggs भी जुड़ गए
  • Design की दो शर्तें थीं
    • यह laser printer को support करने जितना तेज होना चाहिए
    • यह एक ही इमारत में सैकड़ों computers को connect कर सके

ALOHAnet से लिया गया packet transmission तरीका

  • Ethernet design को University of Hawai’i के wireless-based system ALOHAnet से प्रेरणा मिली
  • ALOHAnet में computers recipient address के साथ packets को shared channel पर भेजते थे, और अगर दो messages collide हो जाते, तो sending computer random समय तक इंतजार कर फिर से कोशिश करता था
  • Metcalfe ने शुरुआती proposal को Alto Aloha Network नाम के memo मेंまとめा
  • Radio waves की जगह coaxial cable इस्तेमाल करने से data transmission तेज हो सकता था और interference सीमित किया जा सकता था
  • Cable TV tap का इस्तेमाल करने से coaxial cable को काटे बिना connection किया जा सकता था, जिससे users पूरे system को बंद किए बिना network में जुड़ या उससे हट सकते थे

1973 का पहला Ethernet implementation

  • Metcalfe और Boggs ने 1973 में पहला version design किया, जिसे आज Ethernet के नाम से जाना जाता है
  • पहला version अधिकतम 2.94 Mb/s पर data भेजता था, और यह speed laser printer चलाने व coaxial cable पर transmission के लिए पर्याप्त थी
  • PARC building के corridors के बीच में मोटा और कठोर 9.5mm coaxial cable लगाया गया
    • Cable की लंबाई 500m थी
    • इसमें N connectors से जुड़े 100 transceiver nodes लगे थे
    • इस connection device को vampire tap कहा जाता था
  • हर vampire tap कड़े outer shell वाला एक छोटा box था, और दो probes cable की बाहरी insulation layer को भेदकर copper core से contact करते थे
  • इस structure की वजह से मौजूदा connections बनाए रखते हुए भी नए nodes add किए जा सकते थे
  • हर vampire tap में 9-pin plug और 9 jack sockets से बना D-type connector socket था, जिससे Alto computers, printers और file servers network से जुड़ सकते थे

NIC और Ethernet नाम

  • Devices के बीच communication के लिए Metcalfe और Boggs ने पहला high-speed network interface card(NIC) बनाया
  • यह circuit board computer के motherboard से जुड़ता था, और इसमें वह component शामिल था जिसे आज Ethernet port के रूप में जाना जाता है
  • Researchers ने मूल नाम Alto Aloha Network को बदलकर Ethernet कर दिया
  • यह नाम बदलना इसलिए था ताकि अधिक स्पष्ट हो सके कि system सिर्फ Alto ही नहीं, बल्कि किसी भी computer को support कर सकता है
  • Alan Kay ने याद किया कि Thacker ने शुरुआत में कहा था, “coaxial cable तो बस पकड़ा हुआ ether है,” और यहीं से नाम आगे बढ़ा
  • Metcalfe, Boggs, Thacker और Butler W. Lampson को 1978 में इस invention के लिए US patent मिला

10 Mb/s Ethernet और industry standardization

  • PARC ने development जारी रखा और 1980 में 10 Mb/s पर काम करने वाला Ethernet जारी किया
  • यह update Xerox, Intel और Digital Equipment Corp.(DEC) के researchers के collaboration का परिणाम था, जिसका उद्देश्य व्यापक industrial use के लिए Ethernet version बनाना था
  • Ethernet 1980 में commercialized हुआ और तेजी से industry LAN standard बन गया
  • Computer companies को इस technology का उपयोग करने के लिए framework देने हेतु, जून 1983 में IEEE 802 Local Area Network Standards Committee ने Ethernet को standard के रूप में अपनाया
  • वर्तमान IEEE 802 family में 67 published standards और development में 49 projects शामिल हैं
  • IEEE 802 committee दुनिया भर की standards bodies के साथ मिलकर कुछ IEEE 802 standards को international guidelines के रूप में publish करती है

IEEE Milestone स्मरण

  • PARC facility के बाहर Ethernet की स्मृति में IEEE Milestone plaque प्रदर्शित की जाएगी
  • Plaque में यह बताया जाएगा कि Ethernet wired LAN का आविष्कार 1973 में Xerox PARC में ALOHAnet packet radio network और ARPANET से प्रेरित होकर हुआ था
  • इसमें यह क्रम भी शामिल होगा कि 1980 में Xerox, DEC और Intel ने coaxial cable आधारित 10 Mb/s Ethernet specification घोषित की, और वही IEEE 802.3-1985 Standard बनी
  • इसके बाद Ethernet higher speeds और twisted-pair, optical व wireless media तक विस्तारित हुआ, और homes, commercial, industrial व academic environments में व्यापक रूप से इस्तेमाल होने लगा
  • IEEE Milestone program IEEE History Center द्वारा संचालित है और दुनिया भर की उत्कृष्ट technological advances को मान्यता देता है
  • IEEE Santa Clara Valley Section ने nomination को sponsor किया, और dedication ceremony 18 मई को PARC facility में आयोजित होने वाली है

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2023-11-18
Hacker News की राय

  • अगर घर में coaxial cable बिछी है, तो MoCA पर विचार करना चाहिए
    पुराने घर की remodeling के समय मैंने हर कमरे में Ethernet डलवाया था और wired access point या office jack जोड़े थे; Wi-Fi या mesh की तुलना में speed और खासकर consistency बहुत बेहतर थी
    मौजूदा घर में नया Ethernet बिछाना मुश्किल है, लेकिन लगभग हर कमरे में cable TV के लिए coaxial है, और पता चला कि MoCA standard के जरिए coaxial पर अधिकतम 2.5Gbps data transfer संभव है
    इसकी वजह से घर में कहीं भी wired access point, computer या TV को wired network से जोड़ा जा सकता है

    • घर कितना पुराना है, यह महत्वपूर्ण है। अगर घर 20 साल से ज्यादा पुराना है, तो हर कमरे में coaxial cable बिछी होना अच्छा फैसला रहा होगा
      CAT5e से पहले का Ethernet cable लगा हो तो भी वह शायद 100Mbps स्तर का होगा, और अगर 1995 से पहले का है तो संभव है CAT4 हो, यानी 20Mbps से कम
      मैंने घर के सबसे दूर वाले दो कमरों के बीच एक Ethernet cable खींच रखी है, लेकिन वह छत के पास cup hook या कीलों पर टंगी है, इसलिए देखने में अच्छी नहीं लगती
      इसे ठीक से करने के लिए crawlspace या attic से होकर जाना पड़ेगा, लेकिन crawlspace में घुसना नहीं चाहता, और attic में गलत जगह पैर पड़ जाए तो छत टूट सकती है, ऊपर से insulation भी बहुत है
      सोचता हूँ कि क्या दीवार के ऊपर का हिस्सा खोलकर ऊपर छेद किया जाए, फिर cable को किसी डंडे से बाँधकर attic में ऊपर धकेला जाए, और attic में drone उड़ाकर cable loop को पकड़कर access opening तक लाया जा सकता है
    • MoCA को जितना ध्यान मिलना चाहिए, उतना नहीं मिलता। लोग आम तौर पर Wi-Fi repeater या powerline communication के बारे में सोचते हैं, लेकिन MoCA दोनों से कहीं तेज और ज्यादा stable है
      यह उन apartments के लिए बिल्कुल सही है जहाँ हर कमरे में cable TV jack है; बस उपयुक्त broadband splitter और घर में आने वाली cable के boundary point पर filter की जाँच करनी होती है
    • अगर Ethernet wiring मुश्किल हो, तो घर की electrical wiring पर data भेजने वाली powerline communication भी Wi-Fi से ज्यादा stable हो सकती है
      कुछ kits gigabit-class speed का दावा करती हैं, लेकिन reviews देखें तो असली speed में काफी फर्क दिखाई देता है
      https://en.wikipedia.org/wiki/Power-line_communication
      https://www.tp-link.com/us/home-networking/powerline/tl-pa70...
    • मैं Ethernet को cable से ज्यादा एक wired protocol मानता था
      जब मैंने काम शुरू किया था, तब जो “Ethernet” cable इस्तेमाल होती थी, वह coaxial थी—ऐसा मुझे याद है, और लेख में भी लिखा है कि शुरुआती Ethernet coaxial पर चलता था
      आजकल के इस्तेमाल में Ethernet लगभग CAT5 का पर्याय जैसा हो गया है
    • मैं भी इसे ऐसे ही इस्तेमाल करता हूँ, और यह सच में शानदार है; अनुभव में यह Ethernet से अलग महसूस ही नहीं होता
      और भी हैरानी की बात यह है कि उसी लाइन पर cable TV और MoCA एक साथ इस्तेमाल किए जा सकते हैं

  • Ethernet के आविष्कारक Robert Metcalfe ने 1995 में भविष्यवाणी की थी कि आधारभूत तकनीक स्केल नहीं कर पाएगी और इंटरनेट अगले साल ध्वस्त हो जाएगा, और आखिरकार उन्हें अपनी ही बात सचमुच खानी पड़ी
    https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Metcalfe#:~:text=24%5D%...

    • यह उन दुर्लभ मामलों में से है जहाँ “literally” सचमुच शब्दशः सही है
    • सोचता हूँ कि क्या छपा हुआ कागज़ या magazine जहरीले होते हैं

  • Wi-Fi/router development पर काफी काम कर चुका हूँ, इसलिए एक कहावत कहूँगा: “जो लोग जानते हैं कि wireless कैसे काम करता है, वे cable इस्तेमाल करते हैं”
    apartment remodeling के दौरान मैंने 80㎡ की जगह में इतने jack लगवाए कि कहीं से भी सबसे नज़दीकी Ethernet socket 2m के भीतर हो, bathroom भी शामिल है
    TV के पीछे 4 भी कम पड़े, इसलिए एक अतिरिक्त router जोड़ा
    Wi-Fi कुछ हद तक तब इस्तेमाल होने वाला अस्थायी उपाय है जब और कोई विकल्प न हो, और अगर fiber uplink 1000/500 पर 35 euro प्रति माह में मिल रही हो, तो client side पर भी उसे ठीक से इस्तेमाल करना चाहिए
    2.4GHz और 5GHz चालू रखे हैं, लेकिन LTE बेहतर विकल्प है, इसलिए कोई उनका इस्तेमाल नहीं करता। कई जगह Mikrotik लगाए हैं और Wave 2 भी संभव है, लेकिन Ethernet cable इतना बेहतर काम करती है कि उसे छोड़कर और कुछ इस्तेमाल करने की वजह नहीं दिखती
    PoE और injector तक सोचें तो बात और भी स्पष्ट हो जाती है; trend कुछ भी हो, physics नहीं बदलती
    निष्कर्ष यही है कि अगर घर में Ethernet इस्तेमाल नहीं कर सकते और mobile भी खास काम का नहीं है, तो नई wireless technology ठीक है; लेकिन अगर असली समस्या वह नहीं है, तो cable का विकल्प बहुत कमजोर पड़ जाता है

    • अफसोस की बात है कि कई smart TV में 100Mbps RJ45 port होता है, इसलिए आम तौर पर Wi-Fi ज्यादा तेज निकलता है
      कुछ TV में USB-RJ45 adapter लगाया जा सकता है, लेकिन अधिकतर USB port, USB 2 होते हैं, इसलिए व्यावहारिक सीमा लगभग 300Mbps रहती है
      अच्छे models में USB 3 port होता है, इसलिए RJ45 adapter के जरिए 1Gbps संभव है
      काश manufacturers कम से कम gigabit, और संभव हो तो 2.5Gbps RJ45 port TV में दें
    • अच्छा है कि Wi-Fi मौजूद है, और यह बहुत उपयोगी भी है। मैं यह उम्मीद नहीं करता कि यह हमेशा 100% stable रहेगा
      अलग-अलग कामों के लिए परिसर में 7 Wi-Fi router लगाए हैं; उनमें से 5 इस लिए हैं कि IoT devices अलग network पर रहें, और 2 परिवार के निजी devices के लिए हैं
      लेकिन laptop को छोड़कर मेरे इस्तेमाल के सभी computer Cat6 या उससे बेहतर wired connection पर हैं
      अलग बने garage में भी एक backup computer है, इसलिए वहाँ तक भी Ethernet line खींच रखी है
      Ethernet शानदार है, लेकिन Wi-Fi भी काफी शानदार है; दोनों के अपने-अपने उपयोग हैं
    • अगर bathroom तक 2m के भीतर wired port है, तो जानना चाहूँगा कि वहाँ जाकर काम करते समय phone को wired network से जोड़ने का भी कोई तरीका है क्या
      सच कहूँ तो modern Wi-Fi वास्तव में बहुत अच्छा है। एक ताकतवर router लेने के बाद reception की समस्या खत्म हो गई
      हर समस्या का हल “बस cable बिछा दो” नहीं होता। जिन devices को reception की समस्या थी, वे wired Ethernet support ही नहीं करते थे
    • वैज्ञानिक दृष्टि से cable 100% सही है, लेकिन अगर घर में 3-satellite mesh लगाकर सबसे बड़े dead zone में भी Wi-Fi पर 200Mbps मिल रहा हो, तो पता नहीं इसे सचमुच समस्या कहना चाहिए या नहीं

  • अफ़सोस की बात यह है कि सब कुछ 1500-byte packets पर आकर जम गया है
    हार्डवेयर से इसकी भरपाई की जा सकती है, लेकिन 100G या 10G को 1500-byte के टुकड़ों में प्रोसेस करना हास्यास्पद लगता है

    • jumbo frames मौजूद हैं
    • सख्ती से कहें तो सही शब्द datagram है, और यह layer 2 के segmentation को समझाता है
      packet वह अभिव्यक्ति है जो switches के बीच के विभाजन, यानी layer 3, को बताती है
    • मुझे भी यह जिज्ञासा थी। मज़े के लिए मैंने अपने home network पर jumbo frames चालू करने की सोची थी, लेकिन अगर वे packets internet पर निकल जाएँ तो शायद काम न करें, इसलिए यह काफ़ी डरावना लगा

  • अगर मैं और avb न होते, तो शायद आज यह ऐसा न होता
    कभी इसे ठीक से लिखना चाहिए, लेकिन संक्षेप में कहूँ तो FDDI 100Mbit की दिशा थी, और मैं 100Mbit Ethernet चाहता था, जबकि Sun के hardware engineers को लगा कि मैं copper wire signalling को उसी तरह चाहता हूँ जैसे 10Mbit के समय था
    असल में मेरी दिलचस्पी वह नहीं थी; इस thread में किसी ने जैसा कहा, मेरी रुचि इस बात में थी कि 10Mbit hub लगाएँ तो भी वह 100Mbit, gigabit वगैरह के साथ काम करे
    मेरे दिमाग में यह पूरी तरह frame format का सवाल था, और अगर format वही रहे तो सस्ते switches मिल सकते थे
    आज वास्तव में वैसा ही हुआ, और मैंने लगभग 1990 के आसपास इस दिशा का अनुमान लगा लिया था
    1500-byte से नफ़रत करने वालों के लिए SGI memory interconnect ने सिखाया कि “बड़ा हमेशा बेहतर नहीं होता”
    remote cache miss को संभालते समय बड़े units अच्छे नहीं होते, और मैं इसे अच्छी तरह समझा नहीं पा रहा, लेकिन छोटे units की भी अपनी अहमियत है
    चाहें तो मैं इस पर ठीक से लिख सकता हूँ

    • मैं सच में चाहूँगा कि आप यह लिखें

  • Ethernet की हैरान करने वाली बात यह है कि अलग-अलग cables और speeds को मिलाने पर भी यह अब भी ठीक से काम करता है
    हाल में मज़े के लिए मैंने 10Mbit/s-only hub को 10/100Mbit/s switch से जोड़ा, फिर उसे gigabit switch में लगाया, और सब कुछ बस काम कर गया

  • लगभग 20 साल पहले industrial sites पर Cat5 gigabit wiring करने की याद है
    मेरे लगभग उतने ही पुराने घर में भी हर जगह Cat5 बिछा है, और अब तक बहुत अच्छी तरह टिका हुआ है
    wired networking में अभी भी 1 gigabit मानक जैसा है, 2.5G कुछ महँगे विकल्पों में है, और 10G घरों तथा छोटे business के हिसाब से अभी भी बहुत महँगा विकल्प है

    • मैं लगभग 20 साल पुराने घर में रहता हूँ, और यहाँ आने के बाद यह जानकर बहुत खुश हुआ कि हर phone jack के पीछे CAT5 लगा हुआ है
      थोड़ा समय लगाकर मैं हर कमरे में कम-से-कम एक Ethernet jack बना सका, और attic तक जाने वाली एक pair भी हासिल कर सका
      अफ़सोस बस इतना था कि jacket ज़रूरत से ज़्यादा उतार दी गई थी और extra wire बहुत नहीं छोड़ी गई थी, लेकिन फिर भी termination करके keystone jacks लगाने लायक काफ़ी था
      मुझे लगा था कि यह मेरी ज़रूरत से भी ज़्यादा समय तक चलेगा, लेकिन जब पता चला कि ISP घर तक 2.5Gbps दे रहा है, तो मेरी राय बदल गई
    • आज भी 1Gbps लगभग हर end user के लिए काफ़ी है, और शायद काफ़ी लंबे समय तक रहेगा
      संभव है VR इसे बदल दे
    • मेरे मामले में 10G, standard 1G plan से सिर्फ़ 2 euro ज़्यादा महँगा है
      खासकर अमेरिका या उन देशों को देखकर दुख होता है जहाँ ISP monopoly है और internet pricing इतनी खराब है
      मेरे internet के तुलनात्मक रूप से सस्ता होने की एकमात्र वजह यह है कि हमारे देश में शुरुआत में प्रतिस्पर्धा काफ़ी थी
    • तस्वीर इतनी भी निराशाजनक नहीं है। 2.5G ports consumer desktop chipsets में standard बनते जा रहे हैं, और switches भी इतने महँगे नहीं हैं
      10G के लिए copper cables आसानी से मिल जाते हैं, लेकिन SFP ज़्यादा आम लगता है
      जैसे-जैसे chipsets तेज़ होंगे और power consumption व heat कम होगी, copper फिर लौट सकता है
    • “1 gigabit wired standard है” यह बात शायद region के हिसाब से बदलती है
      बहुत से लोगों को ISP से इससे ज़्यादा पहले ही मिल रहा है, और पिछले 5 साल के consumer products में कम-से-कम 2.5G अक्सर शामिल रहा है
      छोटे business भी floor level पर कम-से-कम SFP का इस्तेमाल करते हैं

  • अगर Ethernet के शुरुआती इतिहास में दिलचस्पी है, तो Computer History Museum का Bob Metcalfe oral history काफ़ी अच्छी पढ़ाई है
    https://archive.computerhistory.org/resources/text/Oral_Hist...

  • अब भी अफ़सोस होता है कि यह नाम wireless की बजाय wired setup पर लगा

    • Alan Kay ने याद किया था कि नाम की उत्पत्ति Thacker की उस शुरुआती टिप्पणी को दर्शाती थी कि “coaxial cable बस बंद किया हुआ ether है”
    • Token Ring जैसी चीज़ों से तुलना करें तो Ethernet सचमुच उस ether के ज़्यादा क़रीब था जिसमें packets फेंक दिए जाते थे और उम्मीद की जाती थी कि टकराव न हो
    • जब भी मैं ether शब्द देखता हूँ, तो यही सोचता हूँ, “इसका मतलब तो अदृश्य transmission medium है, आखिर सोच क्या रही होगी?”
    • Ethernet एक protocol है, इसका cable से सीधा संबंध नहीं है
      Wi‑Fi भी Ethernet frames के थोड़ा बदले हुए रूप का इस्तेमाल करता है

  • Ethernet का 50 साल बाद भी धीमा न पड़ना “अगर टूटा नहीं है तो उसे ठीक मत करो” वाली कहावत का सबूत जैसा लगता है
    यह प्रभावशाली है कि wireless के सब कुछ अपने कब्ज़े में लेने वाले दौर में भी यह पुरानी तकनीक प्रासंगिक बनी हुई है
    मेरा अपना tech stack भी Java, monoliths, SQL databases जैसी चीज़ों से बना है, और बिना हर नई trend अपनाए भी यह paying customers को स्थिर सेवा दे रहा है

    • Ethernet को कई बार practically शुरू से फिर बनाया गया है
      जो अपेक्षाकृत स्थिर रहा है वह frame और address layout है, और protocol design में यह Kleinrock के “narrow waist” pattern का एक उदाहरण है
    • addressing layer में IPv6, transport layer में QUIC, और application layer में HTTP/2·HTTP/3 को लेकर बहुत शोर है, लेकिन link layer को लेकर लोगों की शिकायतें लगभग नहीं हैं
      अच्छे अर्थ में किसी protocol का “पूरा हो चुका” महसूस होना अच्छा लगता है
    • लगता है कि जो एकमात्र चीज़ “ठीक” नहीं की गई, वह बस frames भेजने का विचार है
      10Base-T एक नई topology और cabling है जिसमें hub के अंदर bus को virtualize किया गया, और switched Ethernet एक intelligent network के ज़्यादा क़रीब है जो भोले endpoints के सामने Ethernet होने का नाटक करता है
      data rate बढ़ने पर signalling भी बदली, medium भी copper से fiber तक फैल गया, और standard ने 10Mbps से ऊपर के baseband coax को retire कर दिया
      फिर भी सबको एक ही standard की छत के नीचे काम करने लायक बनाने से यह फायदा हुआ कि किसी specific vendor network को बिछाकर बाद में इस बात का पछतावा कम हो कि कोई दूसरी cable या signalling method उससे तेज़ और सस्ती निकल आई
    • यह कहावत याद आती है: “50 साल बाद high-performance computers को किस language में program किया जाएगा, यह नहीं पता, लेकिन उसका नाम Fortran होगा”