「イーサネット」の歴史と進化【前編】
「イーサネット」の原型はハワイのネットワークだった？
「イーサネット」はXeroxのパロアルト研究所（PARC）が1970年代に開発し、1983年にIEEE（米電気電子技術者協会）が標準規格として認定した。その原型となったネットワークとは。
科学者は昔、光が空間を突き抜けて拡散するための媒体として、「エーテル」（英語で「イーサ」）という謎の物質が存在すると信じていた。光が粒子と波の両方の性質を持つことを物理学者が発見すると、その説は否定された。だがこのエーテルという古めかしい単語は、ある現代用語の中で生き続けている。複雑なコンピュータネットワークを通り抜けて情報の断片を伝達する技術を意味する「イーサネット」という言葉だ。
イーサネットは1970年代初め、Xeroxが開設した研究機関であるパロアルト研究所（PARC：Palo Alto Research Center）のロバート・メトカーフ氏やデービッド・ボッグス氏らのチームによって開発された。その後、業界標準化団体IEEE（米電気電子技術者協会）が1983年に標準規格「IEEE 802.3」として承認し、LAN技術の主流になった。IEEE 802.3の誕生から数十年を経た今も、イーサネットの進化は続いている。
本連載は過去数十年のイーサネット技術の進化に目を向けるとともに、今後の方向性を探る。
メトカーフ氏はエンジニアとしてPARCに勤務していたとき、イーサネットのコンセプトをメモに記した。1973年のことだ。イーサネット革命はここから始まった。メトカーフ氏はこの技術について、「分散した高度なコンピュータを接続し、互いに通信できるようにするとともに、高速レーザープリンタのようなデバイスとの通信も可能にする技術」だとメモに書いた。これを実現したデバイスの相互接続は、単なるデバイスの寄せ集めではない。それは現代のわれわれがLANとして認識できる世界初の姿だった。
イーサネットの原型「ALOHA」とは
イーサネットの原型は、ハワイ大学で1968年に始まったネットワーク構築プロジェクト「ALOHA」からメトカーフ氏が学んだ内容に基づいていた。遠隔地にあるコンピュータを、ハワイの島々を横断してオアフ島の本部キャンパスにある中央コンピュータに接続することが、このALOHAプロジェクトの目的だった。
データ送信側のコンピュータは通信プロトコル「ALOHA」を使い、受信側のコンピュータと共通のデータチャネルを介してフレームを伝送する。受信側はフレームが到達したことを送信側に知らせる。送信側が特定の時間内にフレームの到達確認を受信しなければ、別のコンピュータからたまたま同時に送信された別のフレームとの衝突が起きたと想定する。
コンピュータは無条件に、伝送が成功するまでデータを再送し続ける。ただしコンピュータと伝送フレームが増えるほど衝突も増え、ネットワークの効率は低下する。ALOHAのプロトコルの一種である「slotted ALOHA」は、各コンピュータによるフレームの伝送タイミングを厳密に調整することによって、ネットワークの衝突問題を最小限に抑えようとした。
「Alto Aloha」と呼ばれたメトカーフ氏のネットワーク実験は、ネットワークチャネルの利用効率を大幅に増大させる革新的な新機能を複数含んでいた。その一連の仕様は現在、「CSMA/CD」（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection：搬送波感知多重アクセス／衝突検出）というプロトコルとして体系化されている。
CSMA/CDは共有のパス（データの通り道）の使用状況をコンピュータがモニタリングし、2台のコンピュータがたまたま同時にフレームを送信した場合のフレームの衝突を検知する。フレームが衝突した場合、コンピュータはそれを破棄し、ランダムに割り当てられた時間を待って伝送を再開する。伝送が成功するまで必要な回数だけ待機とフレームの再送を繰り返す。このプロセスは「Exponential Backoff」（指数関数的後退）と呼ばれる。
メトカーフ氏はこの技術が当初のAlto Alohaという名称を超えて成長したと判断し、1973年にイーサネットと命名した。その4年後の1977年、メトカーフ氏とボッグス氏は、Xeroxのチャールズ・タッカー氏やバトラー・ランプソン氏とともに、イーサネット技術の特許取得に成功した。
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「イーサネット」の歴史と進化
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