死在以太网发展道路上的网们

Posted on November 24, 2016

记得 Robert Metcalf(以太网的发明者)说过如果有技术最终替代了以太网,那么它还是会被叫做“以太网” ,所以以太网永远不会消亡。

以太网,诚如它所言,真的像火凤凰一样,不断的涅槃重生,从最初的 3Mbps DIX 以太网到最新的 400Gbps 以太网。历经 10Mbps 100Mbps 1000Mbps 10Gbps 40Gbps 100Gbps 的磨练,一次次的幻化重生。然而,都叫以太网。并在这不断的重生中,一路排除掉了全部的竞争对手。

以太网到底凭什么,有如此顽强的生命力,每一次重生都宣布着对手的永久性死亡。先不忙着下结论,让我们看看, 以太网每次重生,都干掉了那些对手吧。

以太网初生的时候,有个重量对手, ARCnet。ARCnet 提供了 10Mbps 的总线结构的连接。所有接到同轴电缆上的机器共享 10Mbps 的带宽。这点和以太网是一致的。不一致的地方在于以太网使用 CSMA/CD 在同轴线上竞争使用网络,而ARCnet则使用令牌决定谁来发送数据,减少了冲突,在主机较多的情况下效率更高。因此最初和以太网的较量中,还略占优势。得益于ARCnet的协议简单,其接口控制卡的售价也低于以太网。因此在竞争中占据了优势。

但是优势很快就消失了,因为基于 非屏蔽双绞线 的以太网诞生了。非屏蔽双绞线大幅降低布线成本。同时网桥的出现隔离了冲突域。而且在2对双绞线上传输能同时实现首发,也就是实现了全双工通信。这些优点使得ARCnet的竞争中败下阵来。

80 年代末的令牌网已经能提供 16Mbps 的产品同以太网较量。令牌网不仅速度快于以太网,而且由于以太网使用CSMA/CD导致冲突发生时效率地下,不管怎么看以太网都处于竞争劣势。但是拯救以太网的“交换机”神奇的出现了。交换机隔离了冲突域,每台主机同交换机之间都能独享这一条链路上的带宽。由于取消了总线结构,星型结构使得布线和移动网络端口都变得轻而易举。而且容易定位网络错误。使得以太网相对竞争者提供了更好的优势。更重要的是,它保护了现有的投资。只要新增交换机,就可以提升网络质量,而不需要大飞周张的更换设备。

接着,快速以太网适时发布。100Mbps 的速率即使放到今天都不显得缓慢呢!更重要的是, 100Mbps 的以太网提供了绝佳的向后兼容性。得益于交换机的使用,企业可以混用 100M 和 10M 的设备组网。这样大大的降低了升级的成本。不仅现有的以太网要升级,而且连使用令牌网的用户也跟着转移过来了。

没过多久,千兆以太网标准化完成。同样提供了向后兼容性。 1000M 100M 和 10M 的设备可以在网络里和谐共存。自此,以太网在局域网领域干掉了所有的竞争对手。

但是,以太网还有更大的野心,刚掉广域网的竞争对手。他首先干掉了 FDDI。 FDDI 使用光纤介质,提供 100Mbps 的速率。既可以作为局域网,也可以做广域网。而 100Mbps 的光纤以太网的出现把 FDDI 消灭了。如果我在局域网里可以使用以太网,为啥我不可以直接把局域网扩展到更大的范围呢? 与其使用额外的设备,不如继续使用以太网。如果使用其他协议,就不能和现有的以太网互通了。

在局域网占据垄断地位的以太网,当他要开发超过100M的通信介质,就把速率低于 以太网的光纤网络一个一个的消灭了。SDH 但是能提供155 Mbit/s 的速度,但是在千兆光纤以太网面前又如何能抵挡。传统的光纤通信格式在以太网面前不断沦陷。

SONET/SDH 和 ATM 被寄予厚望。毕竟 SONAT 能提供更快的速率。但是在万兆以太网和十万兆以太网的夹击下,市场越来越小。 与此同时,IP 网络的发展也推波助澜。传统上的电信网络,是为了支持“电话” 这一目的,用来跑 IP 包,反而有种杀鸡用牛刀的感觉,成本上无法敌过直接使用以太网作为IP网的承载。当 40G/100G 以太网完成标准化的时候,传统电信网络的木日就到来了。毕竟,对运营商来说,电话越来越少了,IP业务越来越多了。使用更适合承载IP网的技术不是更好的选择吗? 最后连电话都使用 SIP 网关,运营商改用IP网承载电话业务。

于是以太网在骨干网全面替代其他对手。以太网完成了局域网和广域网的统一。干掉了一切竞争对手。

以太网不仅仅在有线通信领域干掉了一切对手,在无线领域依然在逐步蚕食。移动网络的绝大部分流量其实并不是通过 4G 3G 承载的,而是通过的 WiFi。WiFi,是以太网的在无线领域的延伸。WiFi在 MAC层依然使用以太网帧,只是在物理电气层,应用无线替代了有线。正如光纤以太网一样,只是在物理电气层使用了激光代替了电压。甚至 WiFi 使用的共享方式,也是 CSMA/CA 协议。是针对无线信道的特点而对 CSMA/CD 协议的优化。

WiFi 通常运行于 ISM 频道,但是运行于非ISM频段的 wifi,就摇身一变成了 WiMAX,成为 3G 标准。WiMAX-Advanced 也进入了 4G 标准。虽然在电信行业的联合绞杀下败于 LTE。但是,以太网还会回来的。

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说了那么多历史,以太网为啥能打败竞争对手脱颖而出呢?

以太网在局域网里打败对手,能学到的理由是,简单协议,足够的性能,低廉的价格, 还有 不断的进步,保持兼容。

当以太网拿下局域网,扩张到广域网又是如何进行的? 学到的理由是,建立根据地,农村包围城市。根据地的意思是,有了局域网这个市场,产品有产量保障,而不会因为无人问津产量稀少导致价格高企。 农村包围城市,是因为 骨干网的末端都是一个个的局域网,当所有的局域网都是基于以太网的时候,把广域网纳入以太网就变得顺理成章了。

同时,抛开硬件不谈,以太网还有一个软件层面的巨大优势: 以太网适合承载IP网。 选对队友真的很重要!

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