图灵奖颁给了以太网

金磊 发自 凹非寺

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今年的图灵奖，花落以太网（Ethernet）之父——Bob Metcalfe。

这项计算机界最高荣誉之所以颁给了他，正是因为Metcalfe在50年前的工作开创了现今全球“超级互联”的时代。

与此同时，Metcalfe还是3Com 公司创始人、MIT荣誉教授。

MIT计算机系另一位教授Daniela Rus对他评价说：

Metcalfe的工作对计算机科学和世界产生了深远的影响，这一点怎么强调都不为过。

他为我们现在生活中的无数应用铺平了道路，形成了现代技术的基础。

没有以太网的出现，我们很难理解生活。

以太网是如何“炼”成的？

时间先拨回到1973年。

当时的Metcalfe撰写了一份著名的备忘录（memo），叫做“广播通信网络”（broadcast communication network）。

主要内容是提出将第一台个人电脑（PARC的Altos）连接到一个单独的建筑物中，第一个以太网的雏形就诞生了，也为设备之间相互通信和在局域网中共享信息铺平了道路。

第一个以太网的速度为每秒2.94兆比特，比它所取代的终端网络快大约1万倍。

备忘录还建议说：

这个网络应该适应新技术，例如光纤、双绞线、WiFi和电力网络等等，并且原始的通信方式应该被替换掉。

这一贡献后来在他们1976年的ACM通信文章中被永久地纪念下来：

那么在以太网为什么会被提出来呢？

Metcalfe喜欢称之为某种形式的运气，他说：

我在施乐（Xerox）工作时的第一个任务是把它放到阿帕网（ARPANET）上，这是我在MAC项目中已经做过的。

后来施乐致力于打造第一台现代个人电脑，还想让每张办公桌上在未来都有一台。

因此，他们让我设计一个网络，能让这些个人电脑连接起来；我当时还很幸运地拿到了一张有60个芯片的网络卡。

当然，以太网的“炼”成并非是靠Metcalfe的一己之力，与他“同行”的人还有David Boggs（已逝世）。

他们二人最初的想法是不用电线，但后来发现这是不可能的事情；于是他们就想用一根线，让所有个人电脑连接共享。

为此，他们设计了一个“三合一”的配方：Jerrold taps、曼彻斯特编码、ALOHA随机重传，这就让以太网焕发生机成为了可能。

简单来说，Jerrold taps可以刺穿同轴电缆并连接到半导体上，而不会切断电缆；曼彻斯特编码允许时钟在数据包中；ALOHA随机重传则允许轮流进行。

随后，二人建立了许多工作站并将其连接到以太网，还编写了使用以太网的网络协议；Metcalfe也成立了3Com公司：

我们必须让以太网成为标准。我充当了所谓的“婚姻中介”，把当时世界第二大计算机公司数字设备公司（Digital Equipment Corporation）和一家全新的半导体公司英特尔公司（Intel Corporation）以及一家大型系统供应商施乐公司（Xerox Corporation）联系起来。

我们创建了DIX以太网标准，并将其提交给IEEE。几年之后，它被标准化了。随后，3Com公司与IBM和通用汽车之间展开了一场大战，这是一场三方的战斗。通用汽车很快就失败了，而IBM坚持了20年。他们都希望自己的技术成为每个人用来连接电脑的标准。最后还是以太网赢了。

更讽刺的是，即使IBM等公司竞争了那么多年，但个人电脑制造商不愿意在他们之间做选择；所以，他们没有把网络放在主板上。这为我的公司提供了一个销售网络接口卡的机会，这些接口卡可以插入这些插槽，并赋予它们网络功能。

现如今，以太网是全球有线网络通信的主要管道，处理从每秒10兆比特到每秒400千兆比特（Gbps）的数据速率，出现了800千兆比特和每秒1.6兆比特的技术。

根据国际数据公司（International Data Corp）的数据显示，以太网已成为一个巨大的市场，仅以太网交换机的收入在2021年就超过了300亿美元。

一直在改变的人生

从现在看来，Metcalfe所做出的工作是非常成功的，但他始终是一个“在改变”的人。

1990年，Metcalfe离开3Com公司，成为一名权威人士和科技专栏作家。

这是他在同一份工作中工作了十年之后第二次变得焦躁不安，当然这也不是最后一次——

他后来成为了一名风险投资家，后来又在德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas, Austin）担任教授。

Metcalfe有一套理论来解释为什么他会做出如此巨大的改变：

一开始你什么都不知道，然后你沿着学习曲线往上走，然后你什么都知道了。

和Metcalfe的人生一样，以太网也经历了多年的改进，原来的技术细节几乎没有保留下来。

但是，作为我们现在习以为常的个人电脑网络的内部管道，它仍然扮演着不可或缺的角色。

不到一年前，76岁的Metcalfe又一次改变了自己的职业生涯。

他现在是麻省理工学院的一名研究员，研究超级计算机在能源和其他领域的复杂问题中的应用：

我仍然处于学习曲线的早期阶段，我知道的不多，但我正在努力弥补。

参考链接：

[1]https://awards.acm.org/about/2022-turing
[2]https://www.quantamagazine.org/bob-metcalfe-ethernet-pioneer-wins-turing-award-20230322/
[3]https://venturebeat.com/data-infrastructure/ethernet-pioneer-bob-metcalfe-named-2022-turing-award-winner/
[4]https://dl.acm.org/doi/10.1145/360248.360253