Es wird Ihnen schwer fallen, eine andere Technologie zu finden, die so nützlich, erfolgreich und letztendlich einflussreich war wie Ethernet, und da sie diese Woche ihr 50-jähriges Jubiläum feiert, ist klar, dass die Reise von Ethernet noch lange nicht zu Ende ist.
Seit seiner Erfindung durch Bob Metcalf und David Boggs im Jahr 1973 wurde Ethernet kontinuierlich erweitert und angepasst, um branchenübergreifend zum bevorzugten Layer-2-Protokoll in Computernetzwerken zu werden.
„Für mich ist der interessanteste Aspekt von Ethernet seine Universalität, das heißt, es wurde buchstäblich überall eingesetzt, auch unter den Ozeanen und im Weltraum. Die Ethernet-Anwendungsfälle erweitern sich immer noch mit neuen physikalischen Schichten – zum Beispiel Hochgeschwindigkeits-Ethernet für Kameras in Fahrzeugen“, sagte Andreas Bechtolsheim, Mitbegründer von Sun Microsystems und Arista Networks, jetzt Vorsitzender und Chief Development Officer von Arista.
„Der derzeit wirkungsvollste Bereich für Ethernet sind große Cloud-Rechenzentren, die ein hohes Wachstum verzeichnet haben, einschließlich miteinander verbundener KI/ML-Cluster, die schnell wachsen“, sagte Bechtolsheim.
Ethernet hat vielfältige Einsatzmöglichkeiten.
Flexibilität und Anpassungsfähigkeit sind wichtige Merkmale der Technologie, die seiner Meinung nach „zur Standardlösung für jedes Kommunikationsnetzwerk geworden ist, sei es bei der Verbindung von Geräten oder Computern, was bedeutet, dass in fast allen Fällen keine Notwendigkeit besteht, ein weiteres Netzwerk zu erfinden.“ ”
„Als COVID ausbrach, war Ethernet ein wichtiger Teil der Reaktion von Unternehmen“, sagte Mikael Holmberg, angesehener Systemingenieur bei Extreme Networks. „Wenn man auf die plötzliche Verlagerung auf Remote-Arbeit während des weltweiten COVID-Ausbruchs zurückblickt, ist eine der transformativsten Anwendungen von Ethernet zweifellos seine Rolle bei der Erleichterung einer verteilten Belegschaft“, sagte er.
Diese Verschiebung setzte Kommunikationsdienstleister unter Druck, mehr Bandbreite zu fordern. „Diese Nachfrage wurde durch Unternehmensmitarbeiter vorangetrieben, die aus der Ferne arbeiteten, durch Studenten, die auf Online-Bildung umstiegen, und sogar durch verstärktes Online-Glücksspiel aufgrund von Social-Distancing-Vorgaben“, sagte Holmberg. „Dank der Tatsache, dass Ethernet die grundlegende Technologie für das Internet ist, ermöglichte es den Menschen im Wesentlichen, eine Vielzahl von Aufgaben bequem von zu Hause aus auszuführen.“
So weit verbreitetEntwicklungund die riesigen Ökosysteme von Ethernet haben dazu geführteinzigartige Anwendungen– vom Einsatz auf der Internationalen Raumstation über die neuesten F-35-Kampfflugzeuge und Abrams-Panzer bis hin zur Meeresforschung.
„Ethernet wird seit mehr als 20 Jahren in der Weltraumforschung eingesetzt, unter anderem bei Raumstationen, Satelliten und Marsmissionen“, sagte Peter Jones, Vorsitzender der Ethernet Alliance und angesehener Ingenieur bei Cisco. „Ethernet ermöglicht eine nahtlose Konnektivität zwischen geschäftskritischen Subsystemen wie Sensoren, Kameras, Steuerungen und Telemetrie in Fahrzeugen und Geräten wie Satelliten und Sonden. Es ist auch ein wichtiger Bestandteil der Boden-Weltraum- und Weltraum-Boden-Kommunikation.“
Als leistungsfähigerer Ersatz für die alten Protokolle Controller Area Network (CAN) und Local Interconnect Network (LIN) sei Ethernet zum Rückgrat von Fahrzeugnetzwerken geworden, sagte Jones, einschließlich Autos und Drohnen. „Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) und Unmanned Underwater Vehicles (UUVs), die eine Umgebungsüberwachung der atmosphärischen Bedingungen, Gezeiten und Temperaturen sowie autonome Überwachungs- und Sicherheitssysteme der nächsten Generation ermöglichen, basieren alle auf Ethernet“, sagte Jones.
Ethernet hat sich entwickelt, um Speicherprotokolle zu ersetzen, und ist heute die Grundlage für Hochleistungsrechnen, beispielsweise bei der Gründung desGrenzsupercomputermit HPE Slingshot – derzeit auf Platz eins der schnellsten Supercomputer der Welt. Fast alle „spezialisierten Busse“ der Datenkommunikation in allen Branchen werden durch Ethernet ersetzt, sagte Mark Pearson, Switching-Cheftechnologe bei HPE Aruba Networking und HPE Fellow.
„Ethernet hat die Dinge einfach gemacht. Einfache Anschlüsse, einfache Integration in vorhandene Twisted-Pair-Kabel, einfache Rahmentypen, die leicht zu debuggen waren, einfache Kapselung des Datenverkehrs auf dem Medium, einfacher Zugangskontrollmechanismus“, sagte Pearson.
Dies habe wiederum dazu geführt, dass alle Produktkategorien mit Ethernet schneller, günstiger und einfacher zu beheben seien, sagte Pearson, darunter:
Eingebettete NICs in Motherboards
Ethernet-Switches jeder Größe und Geschwindigkeitskombination
Gigabit-Ethernet-NIC-Karten, die den Weg für Jumbo-Frames bereiteten
Ethernet-NIC- und Switch-Optimierungen für alle Arten von Anwendungsfällen
Funktionen wie EtherChannel – Channel-Bonding-Portsätze in einer Stat-Mux-Konfiguration
Die Ethernet-Entwicklung schreitet voran.
Sein zukünftiger Wert spiegelt sich auch in der Menge an hochrangigen Ressourcen wider, die für die Fortsetzung der technischen Arbeit zur Verbesserung der Ethernet-Funktionen aufgewendet werden, sagte John D'Ambrosia, Vorsitzender der IEEE P802.3dj Task Force, die die nächste Generation von Ethernet-Elektro- und Ethernet-Geräten entwickelt optische Signalisierung.
„Es ist für mich einfach faszinierend, die Entwicklung und die Art und Weise zu beobachten, wie Ethernet die Industrie zusammenbringt, um Probleme zu lösen – und diese Zusammenarbeit besteht schon sehr lange und wird mit der Zeit immer stärker werden“, sagte D'Ambrosia .
Während die ständig steigende Höchstgeschwindigkeit von Ethernet viel Aufmerksamkeit erregt, gibt es ebenso große Anstrengungen, langsamere Ethernet-Geschwindigkeiten (2,5 Gbit/s, 5 Gbit/s und 25 Gbit/s) zu entwickeln und zu verbessern, was zur Entwicklung eines ziemlich großen Marktes geführt hat, um es zu sagen am wenigsten.
Laut Sameh Boujelbene, Vizepräsident für Marktforschung für Rechenzentren und Campus-Ethernet-Switches bei Dell'Oro-GruppeIn den letzten zwei Jahrzehnten wurden neun Milliarden Ethernet-Switch-Ports ausgeliefert, was einem Gesamtmarktwert von weit über 450 Milliarden US-Dollar entspricht. „Ethernet hat eine entscheidende Rolle bei der Erleichterung der Konnektivität und der Verbindung von Dingen und Geräten in einer Vielzahl von Branchen gespielt, aber, was noch wichtiger ist, bei der Verbindung von Menschen weltweit“, sagte Boujelbene.
Das IEEE listet zukünftige Erweiterungen aufWebsiteDazu gehören: optische Verbindungen mit kurzer Reichweite auf Basis von 100-Gbit/s-Wellenlängen; Erläuterungen zur Zeitstempelung des Precision Time Protocol (PTP); Optisches Multigig für die Automobilindustrie; Nächste Schritte im Single-Pair-Ökosystem; 100 Gbit/s über DWDM-Systeme (Dense Wavelength Division Multiplexing); 400 Gbit/s über DWDM-Systeme; ein Vorschlag einer Studiengruppe für Automotive 10G+ Copper; und 200 Gbit/s, 400 Gbit/s, 800 Gbit/s und 1,6 Tbit/s Ethernet.
„Das Ethernet-Portfolio wird ständig erweitert und umfasst höhere Geschwindigkeiten und bahnbrechende Fortschritte wie zPower over Ethernet(PoE), Single Pair Ethernet (SPE), Time-Sensitive Networking (TSN) und mehr“, sagte Boujelbene. (SPE definiert eine Methode zur Abwicklung der Ethernet-Übertragung über ein einzelnes Kupferkabelpaar. TSN ist eine Standardmethode zur Bereitstellung einer deterministischen und garantierten Übermittlung von Daten über ein Netzwerk.)
Sich weiterentwickelnde Technologien basieren auf Ethernet
Mit der Weiterentwicklung von Cloud-Diensten, einschließlich Virtual Reality (VR), werde die Verwaltung der Latenz immer wichtiger, sagte Holmberg. „Die Lösung dieses Problems wird wahrscheinlich den Einsatz von Ethernet in Verbindung mit dem Precision Time Protocol erfordern, wodurch sich Ethernet zu einer Konnektivitätstechnologie mit definierten Latenzzielen entwickeln kann“, sagte er.
Die Unterstützung großer verteilter Systeme, bei denen synchronisierte Abläufe unerlässlich sind, erfordert eine Timing-Präzision in der Größenordnung von Hunderten von Nanosekunden. „Ein Paradebeispiel hierfür ist der Telekommunikationssektor, insbesondere im Bereich der 5G-Netze und schließlich der 6G-Netze“, sagte Holmberg.
Ethernet-Netzwerke, die eine vordefinierte Latenz bieten, könnten auch Unternehmens-LANs von Vorteil sein, insbesondere um den Anforderungen von Technologien wie KI gerecht zu werden, aber auch um GPUs über Rechenzentren hinweg zu synchronisieren. „Im Wesentlichen scheint die Zukunft von Ethernet mit aufkommenden technologischen Paradigmen verknüpft zu sein und deren Funktionsweise und Entwicklung zu beeinflussen“, sagte Holmberg.
Auch der Aufbau der Infrastruktur für KI-Computing und Anwendungsentwicklung werde ein Schlüsselbereich des Ethernet-Ausbaus sein, sagte D'Ambrosia. KI erfordert viele Server, die Verbindungen mit geringer Latenz benötigen: „Daher wird die Verbindung mit hoher Dichte zu einer großen Sache.“ Und weil Sie versuchen, Dinge schneller zu erledigen, wird die Latenz zum Problem, weil Sie diese Probleme lösen und Fehlerkorrektur verwenden müssen, um zusätzliche Kanalleistung zu erzielen. Da gibt es viele Probleme.“
Neue Dienste, die auf KI basieren – wie etwa generative Kunstwerke – werden enorme Investitionen in die Infrastruktur erfordern, die Ethernet als grundlegende Kommunikationsschicht nutzen, sagte Jones.
KI und Cloud Computing seien die Voraussetzungen für das weitere Wachstum der von Geräten und dem Netzwerk erwarteten Dienste, fügte Jones hinzu. „Diese neuen Tools werden die Entwicklung des Technologieverbrauchs innerhalb und außerhalb der Arbeitsumgebung weiter vorantreiben“, sagte Jones.
Auch der Ausbau drahtloser Netzwerke wird eine stärkere Nutzung von Ethernet erfordern. „Erstens gibt es kein WLAN ohne Kabel. Alle drahtlosen Zugangspunkte erfordern eine kabelgebundene Infrastruktur“, sagte Greg Dorai, Senior Vice President, Cisco Networking. „Und die riesigen Rechenzentren, die die Cloud, KI und andere Technologien der Zukunft antreiben, sind alle durch Kabel und Glasfaser miteinander verbunden, die alle auf Ethernet-Switches zurückgehen.“
Auch die Notwendigkeit, den Stromverbrauch von Ethernet zu reduzieren, treibt seine Entwicklung voran.
„Energy-Efficient Ethernet“, das Verbindungen abschaltet, wenn nicht viel Verkehr herrscht, wäre beispielsweise dann nützlich, wenn die Minimierung des Stromverbrauchs unerlässlich ist, sagte George Zimmerman: Vorsitzender, IEEE P802.3dg 100 Mb/s Long-Reach Single Pair Ethernet Task Force. Das gilt auch für Autos, wo der Netzwerkverkehr asymmetrisch oder intermittierend ist. „Energieeffizienz ist in allen Bereichen des Ethernets ein großes Thema. Es kontrolliert die Komplexität vieler Dinge, die wir tun“, sagte er. Dazu gehören zunehmend industrielle Steuerungssysteme und andere Betriebstechnologien, „aber wir haben noch einen langen Weg vor uns, bis es mit der Allgegenwärtigkeit von Ethernet in der IT mithalten kann.“
Aufgrund seiner Allgegenwart werden zahlreiche IT-Experten im Umgang mit Ethernet geschult, was es in Bereichen attraktiv macht, in denen derzeit proprietäre Protokolle verwendet werden. Anstatt sich also auf einen relativ kleinen Pool von Personen zu verlassen, die mit ihnen vertraut sind, können Unternehmen auf einen viel größeren Pool zurückgreifen und auf die jahrzehntelange Ethernet-Entwicklung zurückgreifen. „Und so wird Ethernet zur Grundlage, auf der die Welt der Technik aufbaut“, sagte Zimmerman.
Dieser Status sieht eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Technologie und ihrer zunehmenden Einsatzmöglichkeiten vor.
„Was auch immer die Zukunft bringt, Bob Metcalfs Ethernet wird alles miteinander verbinden, auch wenn es in einer Form sein mag, die selbst Bob nicht erkennen würde“, sagte Dorai. „Wer weiß? Mein Avatar, der darauf trainiert ist, zu sagen, was ich möchte, reist möglicherweise über Ethernet, um an einer Pressekonferenz zum 60-jährigen Jubiläum teilzunehmen.“
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. November 2023
