Die unbesungene Innovation des Ingenieurs Mark Kempf veränderte Ethernet und trieb den Aufstieg des Switchings voran

Die Erfindung von Ethernet durch Robert Metcalfe und David Boggs hat die Welt erheblich beeinflusst und zur Entwicklung und Weiterentwicklung verschiedener Netzwerktechnologien geführt. Die ganze Geschichte dreht sich jedoch um die Schaffung einer Lernbrücke durch Mark Kempf im Jahr 1983, die die LAN-Technologie revolutionierte, indem sie die Datenspeicherung und -weiterleitung ermöglichte. Diese Innovation ermöglichte eine einfache Aufrüstung bestehender Ethernet-Netzwerke und steigerte deren Leistung, was zu einem schrittweisen Übergang von CSMA/CD-basierten Koaxialkabeln zu dedizierten Kupfer- und Glasfaserverbindungen führte. Kempfs Erfindung und die darauffolgenden Standardisierungsbemühungen legten den Grundstein für die weit verbreitete Einführung und Weiterentwicklung von Ethernet, das bis heute die dominierende LAN-Technologie ist.

Ethernet's Evolutionary Journey: The Unsung Role of Mark Kempf and the Rise of Switching

Die evolutionäre Reise von Ethernet: Die unbesungene Rolle von Mark Kempf und der Aufstieg des Switching

Ethernet, a ubiquitous technology that underpins the internet and countless other applications, celebrates its 50th anniversary this year. While the invention of Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) by Robert Metcalfe and David Boggs is widely recognized as a pivotal moment in Ethernet's history, the contributions of others who shaped its evolution are often overlooked. Among them, Mark Kempf stands out as a visionary engineer whose innovations transformed Ethernet from a shared media technology to the high-performance, switched network we know today.

Ethernet, eine allgegenwärtige Technologie, die dem Internet und unzähligen anderen Anwendungen zugrunde liegt, feiert dieses Jahr sein 50-jähriges Jubiläum. Während die Erfindung des Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) durch Robert Metcalfe und David Boggs weithin als entscheidender Moment in der Geschichte des Ethernet gilt, werden die Beiträge anderer, die seine Entwicklung geprägt haben, oft übersehen. Unter ihnen sticht Mark Kempf als visionärer Ingenieur hervor, dessen Innovationen Ethernet von einer gemeinsam genutzten Medientechnologie in das leistungsstarke, vermittelte Netzwerk verwandelten, das wir heute kennen.

The Quest for Speed and the Threat from FDDI

Das Streben nach Geschwindigkeit und die Bedrohung von FDDI

In the 1980s, the limitations of CSMA/CD Ethernet became increasingly apparent as the demand for faster network speeds grew. A coalition of companies, including Digital Equipment Corporation (DEC), embarked on the development of a new standard, Fiber Distributed Data Interface (FDDI), which promised speeds of 100 Mb/s over optical fiber. FDDI seemed poised to supplant Ethernet as the dominant LAN technology.

In den 1980er Jahren wurden die Grenzen von CSMA/CD-Ethernet immer offensichtlicher, da die Nachfrage nach schnelleren Netzwerkgeschwindigkeiten zunahm. Eine Koalition von Unternehmen, darunter Digital Equipment Corporation (DEC), begann mit der Entwicklung eines neuen Standards, Fiber Distributed Data Interface (FDDI), der Geschwindigkeiten von 100 Mbit/s über Glasfaser versprach. FDDI schien bereit zu sein, Ethernet als dominierende LAN-Technologie zu verdrängen.

A New Approach: Store-and-Forward Switching

Ein neuer Ansatz: Store-and-Forward-Switching

However, Kempf, a principal engineer at DEC, believed there was a better way. Instead of developing a faster version of Ethernet or adopting FDDI, he proposed a novel approach: store-and-forward switching.

Kempf, Chefingenieur bei DEC, glaubte jedoch, dass es einen besseren Weg gäbe. Anstatt eine schnellere Version von Ethernet zu entwickeln oder FDDI einzuführen, schlug er einen neuartigen Ansatz vor: Store-and-Forward-Switching.

In a store-and-forward switch, each message is received and stored in a buffer before being transmitted to its destination. This eliminates the need for collision detection, enabling higher speeds and eliminating the need for a shared medium.

Bei einem Store-and-Forward-Switch wird jede Nachricht empfangen und in einem Puffer gespeichert, bevor sie an ihr Ziel übertragen wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Kollisionserkennung, was höhere Geschwindigkeiten ermöglicht und die Notwendigkeit eines gemeinsamen Mediums überflüssig macht.

The Birth of the Learning Bridge

Die Geburt der Lernbrücke

Kempf's idea took shape in a collaboration with Bob Shelly, a software engineer. Together, they developed the concept of a "learning bridge," a device that would connect multiple Ethernet LANs and selectively forward packets based on their destination MAC addresses.

Kempfs Idee entstand in Zusammenarbeit mit Bob Shelly, einem Softwareentwickler. Gemeinsam entwickelten sie das Konzept einer „lernenden Brücke“, einem Gerät, das mehrere Ethernet-LANs verbindet und Pakete basierend auf ihren Ziel-MAC-Adressen selektiv weiterleitet.

The learning bridge had several advantages. It allowed easy upgrades of existing Ethernet networks, isolated heavy traffic to specific segments, and doubled the effective cable length limit. Most importantly, it removed the performance bottlenecks inherent in shared media access protocols.

Die Lernbrücke hatte mehrere Vorteile. Es ermöglichte einfache Upgrades vorhandener Ethernet-Netzwerke, isolierte starken Datenverkehr auf bestimmte Segmente und verdoppelte die effektive Kabellängenbeschränkung. Am wichtigsten ist, dass dadurch die Leistungsengpässe beseitigt wurden, die mit Shared-Media-Zugriffsprotokollen verbunden sind.

Overcoming Obstacles and Gaining Acceptance

Hindernisse überwinden und Akzeptanz gewinnen

Kempf's innovation faced several challenges. One was the risk of packets looping indefinitely in misconfigured networks. However, Radia Perlman, another DEC engineer, provided a solution: the spanning tree protocol, which ensures that bridges form a tree-like topology, preventing loops.

Kempfs Innovation stand vor mehreren Herausforderungen. Zum einen bestand das Risiko, dass sich Pakete in falsch konfigurierten Netzwerken in einer Endlosschleife fortsetzten. Radia Perlman, eine weitere DEC-Ingenieurin, lieferte jedoch eine Lösung: das Spanning-Tree-Protokoll, das sicherstellt, dass Brücken eine baumartige Topologie bilden und so Schleifen verhindert.

Another challenge was the need for high-performance hardware to process packets at wire speed. Kempf designed a custom hardware engine using programmable array logic (PAL) devices to achieve the required performance.

Eine weitere Herausforderung war der Bedarf an leistungsstarker Hardware, um Pakete mit Leitungsgeschwindigkeit zu verarbeiten. Um die erforderliche Leistung zu erzielen, entwickelte Kempf eine maßgeschneiderte Hardware-Engine mit PAL-Geräten (Programmable Array Logic).

Despite these challenges, Kempf's bridge technology was groundbreaking. In 1986, DEC introduced the LANBridge 100, the first commercial learning bridge. It allowed existing CSMA/CD coax-based Ethernets to be upgraded to much higher speeds.

Trotz dieser Herausforderungen war die Brückentechnologie von Kempf bahnbrechend. 1986 stellte DEC die LANBridge 100 vor, die erste kommerzielle Lernbrücke. Dadurch konnten bestehende koaxialbasierte CSMA/CD-Ethernets auf wesentlich höhere Geschwindigkeiten aufgerüstet werden.

The Gradual Migration to Switched Ethernet

Die schrittweise Migration zu Switched Ethernet

Kempf's bridge technology did not replace Ethernet but rather complemented it. By allowing store-and-forward switching between existing Ethernets, bridges paved the way for a gradual migration away from CSMA/CD over coax to the now ubiquitous copper and fiber links between individual computers and a dedicated switch port.

Die Bridge-Technologie von Kempf ersetzte Ethernet nicht, sondern ergänzte es vielmehr. Indem sie Store-and-Forward-Switching zwischen vorhandenen Ethernets ermöglichten, ebneten Bridges den Weg für eine schrittweise Migration weg von CSMA/CD über Koax hin zu den mittlerweile allgegenwärtigen Kupfer- und Glasfaserverbindungen zwischen einzelnen Computern und einem dedizierten Switch-Port.

The speed of the links is no longer limited by the constraints of collision detection. Over time, the change completely transformed how people think of Ethernet.

Die Geschwindigkeit der Verbindungen wird nicht mehr durch die Einschränkungen der Kollisionserkennung begrenzt. Im Laufe der Zeit hat die Änderung die Art und Weise, wie Menschen über Ethernet denken, völlig verändert.

The Impact of Switching Technology

Die Auswirkungen der Switching-Technologie

The existence of bridges with increasingly higher performance effectively rendered new shared media LAN access protocols obsolete. FDDI later faded from the marketplace in the face of faster Ethernet versions.

Die Existenz von Brücken mit zunehmend höherer Leistung machte neue LAN-Zugriffsprotokolle für gemeinsam genutzte Medien effektiv überflüssig. Später verschwand FDDI angesichts schnellerer Ethernet-Versionen vom Markt.

Bridge technology also enabled the development of more advanced networking features, such as virtual LANs (VLANs) and support for multiple network protocols. These enhancements further contributed to Ethernet's longevity and popularity.

Die Bridge-Technologie ermöglichte auch die Entwicklung fortschrittlicherer Netzwerkfunktionen wie virtuelle LANs (VLANs) und die Unterstützung mehrerer Netzwerkprotokolle. Diese Verbesserungen trugen weiter zur Langlebigkeit und Popularität von Ethernet bei.

The Lasting Legacy of Mark Kempf

Das bleibende Erbe von Mark Kempf

Kempf's invention of the learning bridge played a pivotal role in the evolution of Ethernet. It transformed Ethernet from a shared media technology into a switched network, paving the way for the high-speed, reliable, and efficient networks we use today.

Kempfs Erfindung der Lernbrücke spielte eine entscheidende Rolle in der Entwicklung von Ethernet. Es verwandelte Ethernet von einer gemeinsam genutzten Medientechnologie in ein Switched-Netzwerk und ebnete den Weg für die schnellen, zuverlässigen und effizienten Netzwerke, die wir heute nutzen.

Kempf's contributions have not received the widespread recognition they deserve. However, his invention has had a profound impact on the development of the internet and the entire digital landscape.

Kempfs Beiträge haben nicht die breite Anerkennung erhalten, die sie verdienen. Seine Erfindung hatte jedoch tiefgreifende Auswirkungen auf die Entwicklung des Internets und der gesamten digitalen Landschaft.

Ethernet's enduring success is a testament to the power of innovation and the foresight of engineers like Mark Kempf. As we celebrate its 50th anniversary, it is important to remember the unsung heroes who shaped its history and continue to drive its evolution.

Der anhaltende Erfolg von Ethernet ist ein Beweis für die Innovationskraft und die Weitsicht von Ingenieuren wie Mark Kempf. Während wir sein 50-jähriges Jubiläum feiern, ist es wichtig, sich an die unbesungenen Helden zu erinnern, die seine Geschichte geprägt haben und seine Entwicklung weiterhin vorantreiben.