エンジニアのマーク・ケンプ氏の知られざるイノベーションがイーサネットを変革し、スイッチングの隆盛に拍車をかけた

Robert Metcalfe と David Boggs によるイーサネットの発明は世界に大きな影響を与え、さまざまなネットワーク技術の開発と進歩につながりました。ただし、その全容には、1983 年に Mark Kempf が作成したラーニング ブリッジが含まれます。このラーニング ブリッジは、データ ストア アンド フォワード スイッチングを可能にすることで LAN テクノロジーに革命をもたらしました。この革新により、既存のイーサネット ネットワークを簡単にアップグレードしてパフォーマンスを向上させることができ、CSMA/CD ベースの同軸ケーブルから専用の銅線およびファイバー リンクへの段階的な移行につながりました。ケンプの発明とその後の標準化の取り組みは、イーサネットの広範な採用と継続的な進化の基礎を築きました。イーサネットは、今日でも主要な LAN テクノロジーであり続けています。

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

イーサネットの進化の旅: マーク・ケンプの知られざる役割とスイッチングの台頭

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.

インターネットやその他の無数のアプリケーションを支えるユビキタス テクノロジーであるイーサネットは、今年 50 周年を迎えます。 Robert Metcalfe と David Boggs による衝突検出機能付きキャリア センス多元接続 (CSMA/CD) の発明は、イーサネットの歴史の極めて重要な瞬間として広く認識されていますが、その進化を形作った他の人々の貢献は見落とされがちです。その中でも、Mark Kempf は先見の明のあるエンジニアとして際立っており、その革新によってイーサネットが共有メディア テクノロジから今日知られている高性能のスイッチ ネットワークに変革されました。

The Quest for Speed and the Threat from FDDI

スピードの追求とFDDIの脅威

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.

1980 年代、より高速なネットワーク速度に対する需要が高まるにつれて、CSMA/CD イーサネットの限界がますます明らかになりました。 Digital Equipment Corporation (DEC) を含む企業連合は、光ファイバー経由で 100 Mb/s の速度を約束する新しい規格であるファイバー分散データ インターフェイス (FDDI) の開発に着手しました。 FDDI は、イーサネットに取って代わる有力な LAN テクノロジーになりそうな勢いでした。

A New Approach: Store-and-Forward Switching

新しいアプローチ: ストアアンドフォワード スイッチング

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.

しかし、DEC の主任エンジニアである Kempf 氏は、もっと良い方法があると信じていました。イーサネットのより高速なバージョンを開発したり、FDDI を採用したりする代わりに、彼はストアアンドフォワードスイッチングという新しいアプローチを提案しました。

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.

ストアアンドフォワード スイッチでは、各メッセージが受信され、宛先に送信される前にバッファに格納されます。これにより、衝突検出の必要性がなくなり、高速化が可能になり、共有メディアの必要性がなくなりました。

The Birth of the Learning Bridge

ラーニングブリッジの誕生

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.

ケンプ氏のアイデアは、ソフトウェア エンジニアのボブ シェリー氏とのコラボレーションによって形になりました。彼らは共同で、複数のイーサネット LAN を接続し、宛先 MAC アドレスに基づいてパケットを選択的に転送するデバイスである「ラーニング ブリッジ」の概念を開発しました。

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.

ラーニング ブリッジにはいくつかの利点がありました。これにより、既存のイーサネット ネットワークのアップグレードが容易になり、大量のトラフィックが特定のセグメントに分離され、有効なケーブル長の制限が 2 倍になりました。最も重要なことは、共有メディア アクセス プロトコルに固有のパフォーマンスのボトルネックが解消されたことです。

Overcoming Obstacles and Gaining Acceptance

障害を乗り越えて受け入れられる

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.

ケンプのイノベーションはいくつかの課題に直面しました。 1 つは、設定を誤ったネットワークでパケットが無限にループするリスクです。しかし、もう 1 人の DEC エンジニアである Radia Perlman は、ブリッジがツリー状のトポロジを形成し、ループを防止するスパニング ツリー プロトコルという解決策を提供しました。

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.

もう 1 つの課題は、パケットをワイヤ スピードで処理するための高性能ハードウェアの必要性でした。 Kempf は、必要なパフォーマンスを達成するために、プログラマブル アレイ ロジック (PAL) デバイスを使用してカスタム ハードウェア エンジンを設計しました。

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.

これらの課題にもかかわらず、ケンプのブリッジ技術は画期的でした。 1986 年に、DEC は最初の商用学習ブリッジである LANBridge 100 を導入しました。これにより、既存の CSMA/CD 同軸ベースのイーサネットをさらに高速にアップグレードできるようになりました。

The Gradual Migration to Switched Ethernet

スイッチド イーサネットへの段階的な移行

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.

Kempf のブリッジ テクノロジーはイーサネットに代わるものではなく、それを補完するものでした。ブリッジは、既存のイーサネット間のストア アンド フォワード スイッチングを可能にすることで、同軸ケーブルを介した CSMA/CD から、個々のコンピュータと専用のスイッチ ポートの間の現在ユビキタスな銅線および光ファイバ リンクへの段階的な移行への道を開きました。

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.

リンクの速度は、衝突検出の制約によって制限されなくなりました。時間が経つにつれて、この変化は人々のイーサネットに対する考え方を完全に変えました。

The Impact of Switching Technology

スイッチングテクノロジーの影響

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.

パフォーマンスがますます向上するブリッジの存在により、新しい共有メディア LAN アクセス プロトコルは事実上時代遅れになってしまいました。 FDDI はその後、より高速なイーサネット バージョンに直面して市場から姿を消しました。

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.

ブリッジ テクノロジーにより、仮想 LAN (VLAN) や複数のネットワーク プロトコルのサポートなど、より高度なネットワーク機能の開発も可能になりました。これらの機能強化は、イーサネットの寿命と人気にさらに貢献しました。

The Lasting Legacy of Mark Kempf

マーク・ケンプの永続する遺産

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.

ケンプのラーニング ブリッジの発明は、イーサネットの進化において極めて重要な役割を果たしました。これは、イーサネットを共有メディア テクノロジからスイッチ ネットワークに変換し、今日使用されている高速で信頼性が高く効率的なネットワークへの道を開きました。

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.

ケンプの貢献は、それに値する広範な評価を受けていません。しかし、彼の発明はインターネットとデジタル環境全体の発展に大きな影響を与えました。

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.

イーサネットの永続的な成功は、革新の力とマーク ケンプのようなエンジニアの先見の明の証です。創立 50 周年を迎えるにあたり、その歴史を形成し、その進化を推進し続けた縁の下の力持ちたちを思い出すことが重要です。