Ethernet-Pionier: "Wir haben drei Dinge richtig gemacht"

Heute sind sie nur noch im Museum zu betrachten: 40 Jahre alte Computer. Es gibt jedoch eine Technik, die sie verbindet und die noch immer aktuell ist: Das Ethernet. Einen Uralt-Computer mit einem 10 Mb/s-Ethernet-Controller der ersten Generation könnte man heute noch mit einem 10 Gb/s schnellen State-of-the-Art-Computer kommunizieren lassen. Damit die Technik 40 Jahre rasante IT-Entwicklungen überdauern und dabei rückwärtskompatibel bleiben konnte, mussten am Anfang viele Entscheidungen richtig getroffen werden.

Die geniale Idee verdanken wir einem Vordenker-Team, das sich Anfang der 1970er Jahre eine neue Kommunikationsmethode ausdachte. Allgemein bekannt ist, dass Bob Metcalfe von Xerox im Mai 1973 ein zukunftsträchtiges Memo im Haus verteilte: Angeregt durch die Funktechnik des ALOHA-Netzwerks der Universität Hawaii skizzierte er als Erster ein Verfahren, um die damals üblichen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen durch ein Broadcast Computer Communication Network zu verbinden und ließ dabei bewusst offen, welches Medium dafür zu verwenden war. Er nannte es schlicht "Ether" (Äther).

Das daraus resultierende Ethernet wurde von Xerox 1975 unter dem Namen Metcalfes und seiner Entwicklerkollegen zur Patentierung eingereicht und genießt unter der Nummer 4‘063‘220 seit 1977 Patentschutz. Auf dieser Basis begann ein Ingenieursteam von Digital Equipment, Intel und Xerox im September 1979, die erste Spezifikation zu erarbeiten – eine technologische Herausforderung. Das ein Jahr später nach dem Namen der drei Kooperationspartner als DIX-Spezifikation publizierte Dokument war frei verfügbar, allen Unternehmen sollte es möglich sein, dafür geeignete Produkte herzustellen.

Dass das als erstes Medium definierte fingerdicke Koax-Kabel knallgelb war, hatte seinen Grund: Da es in bestehende Stromkabelkanäle und –trassen verlegt werden und für den Datenabgriff angebohrt werden musste, wären Kabelverwechslungen fatal gewesen. Gelb ist heute noch die Lieblingsfarbe von Rich Seifert, Präsident der Networks and Communications Consulting, der im DIX-Team damals Digital Equipment vertrat. Schließlich war das später als "Yellow Cable" berühmt gewordene "Thick Wire" seine Erfindung.

Auf dem 6. Sharkfest, der Wireshark User und Developer Conference an der Berkeley University in Kalifornien, erzählte Seifert, wie das Ethernet entstand und gab dabei ebenso interessante wie amüsante Hintergründe preis – wie etwa die Entstehung des IEEE 802.3-Standards im Juni 1983: "Jeder wusste, dass wir an einer Spezifikation arbeiten, die nicht einmal ein Copyright hatte, aber kein Mitbewerber wollte, dass DEC als Vorreiter damit den Markt dominiert", erinnert er sich. Daher habe das Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) im Februar 1980 eine eigene Arbeitsgruppe gebildet, die kleine Änderungen an der eingereichten Spezifikation V2 vornahm.

Die Spuren des eher politischen Akts sind heute noch präsent – in Form von zwei verschiedenen Frame-Formaten. Dennoch wird bis heute meist das DIX V2-Format genutzt. Nach der Liberalisierung der US-Telefongesetzgebung erschienen erste Produkte, die Verbindungen über die bestehende Telefon-Infrastruktur "Twisted Pair Cat 3" ermöglichten, nach dem Seifert seine Katze, Cat 3, benannte. Twisted Pair hat sich bis heute erhalten und als meist installierte Infrastruktur durchgesetzt. Die Erfolgsgeschichte zeigt, dass 2013 neben 40 Jahren Ethernet auch der 30. Geburtstag des IEEE 802.3-Standards als eigentliche Grundlage der heutigen Hochgeschwindigkeitskommunikation gefeiert werden kann.

Erfolg hat viele Väter, das betont auch Seifert und zählt drei Faktoren auf, die den Höhenflug des Ethernets überhaupt erst ermöglichten: "Es brauchte die geniale Idee, die Offenheit des Entwicklungsprozesses und unabhängige Unternehmen für die Herstellung der benötigten Komponenten wie Kabel, Stecker und Karten." Sie seien die Garanten für den kleinsten gemeinsamen Erfolgsnenner gewesen: die Flexibilität des Systems. Auch die Einfachheit von Metcalfes Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection – das CSMA/CD Protocol – habe dazu beigetragen und mit dafür gesorgt, dass andere Standards mit zentralen Steuerungen wie etwa IBMs Token Ring an Bedeutung verloren hätten.

Last not least liegt ein weiterer Überlebensgrund des Ethernets in der Skalierung der Geschwindigkeit von 10 Mb/s zu 10 Gb/s und mehr, die ein exponentielles Bandbreiten-Wachstum ermöglichten. Dass eine IEEE-Forschergruppe auf derselben Basis demnächst am 400 Gb/s Ethernet-Standard arbeiten kann, liegt vor allem an der Weitsicht des DIX-Teams. Neben den "drei Dingen, die wir richtig gemacht haben – halte es möglichst einfach, mit offenen Spezifikationen, und beteilige die System- und Komponentenlieferanten"
– hinterfragt der Yellow-Cable-Man aber auch die Fehler von damals.

"Heute würde ich die Frame Length größer als 1500 Bytes definieren", meint er selbstkritisch, "diese Größe wurde festgelegt, um den Zugriff auf das Medium gerechter zu verteilen". Zudem seien die für Frame Buffer benötigten Speichermodule damals noch extrem teuer gewesen. "Es wäre auch besser gewesen, für die Protocol Headers einen definierten Raum zu reservieren", fügt er mit leiser Ironie hinzu, "und auch die Broadcasts, vor allem aber den problemanfälligen AUI Slide Latch hätte ich besser nicht erfunden".

Die Skalierung wird weitergehen, auch wenn von der ursprünglichen Ethernet-Spezifikation bis heute nur das Frame Format erhalten blieb. "Wie viel High Definition Video kann ein einzelner User konsumieren?", fragt Seifert, und gibt die Antwort gleich selbst: "Die heute möglichen Bandbreiten werden nur in der Cloud und in den Data Centers benötigt." In Zukunft werde auch keine andere Technik das Ethernet verdrängen – im Gegenteil: "Sogar neue Entwicklungen wie WLAN werden 'Wireless Ethernet' genannt, um an den Erfolg anzuknüpfen, sie haben mit dem Original rein gar nichts mehr gemeinsam, noch nicht einmal das FrameFormat", betont Seifert und resümiert: "Nenne es einfach Ethernet, und die Leute kaufen es." (vbr)