從粗重同軸電纜到細巧雙絞線:乙太網路的演進史

從粗重同軸電纜到細巧雙絞線:乙太網路的演進史

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在現今的辦公室和家庭中,我們習以為常地使用 RJ45 網路線連接網路。但你可能不知道,這種細巧的雙絞線網路技術,竟經歷了近十年的發展與競爭才成為主流。讓我們一同回顧這段科技演進的歷史。

時代背景:1980 年代的科技變革

1980 年代是電腦科技的重要轉折點。1983 年,莎莉·萊德(Sally Ride)成為美國首位進入太空的女性,同年第一支行動電話問世,而網際網路也在 1983 年 1 月 1 日正式誕生。在這個充滿創新的年代,辦公室自動化成為一股潮流,個人電腦開始在辦公桌上佔有一席之地,而連接這些電腦的網路技術,也面臨重大變革。

早期乙太網路的困境

在 1980 年代初期,乙太網路採用 10Base5 標準,使用粗重的同軸電纜,安裝成本高昂且故障排除困難,工程師們戲稱它為「黃色花園水管」(Yellow Garden Hose)。這種粗重的電纜不僅安裝困難,故障排除也相當麻煩。你必須在固定的位置鑽孔安裝特殊的收發器,整個過程就像是一場複雜的外科手術。

1985 年,10BASE2 標準問世。,它採用更細的同軸電纜和 BNC 接頭,降低了成本和安裝難度,因此被稱為「薄型乙太網路」或「便宜乙太網路」」(Cheapernet)。然而它仍有諸多限制:

  • 傳輸距離上限從 500 公尺縮減至 185 公尺
  • 採用匯流排拓撲,一旦出現問題整個網路就會癱瘓
  • 安裝和維護仍然相對複雜

AT&T 的意外良機

1982 年,英特爾推出了 82586 晶片,大幅降低了乙太網路設備的開發成本和複雜性。英特爾產品經理羅伯特·加倫(Robert Gallen)積極尋找該晶片的更多應用,並與 NCR、Wang Laboratories、AT&T 和 Tandem Computers 等公司合作,共同開發低成本、易於安裝的區域網路。

1982 年 1 月 8 日,一個重大事件改變了通訊產業的格局。美國司法部對 AT&T 提出反壟斷訴訟,迫使這個電信巨頭分拆資產。但危機往往蘊含轉機,分拆後的 AT&T 工程師提姆·洛克(Tim Rock)發現,遍布全美各大辦公大樓的電話線纜,可能成為網路傳輸的新媒介。

這些電話線纜通常包含 25 對雙絞線,但並非所有線對都被使用。這個發現讓 AT&T 看到了新的商機:如果能善用這些閒置的線對來傳輸數據,就能大幅降低網路建置成本。

克服挑戰,制定標準

這個想法得到了 IEEE 802.3 工作組的支持,並成立了專門的任務小組,由加倫擔任主席,理查德·班奈特(Richard Bennett)擔任副主席,負責制定 UTP 乙太網路標準。

然而,使用 UTP 也面臨著挑戰,例如電磁干擾 (EMI) 和串擾 (Crosstalk)。透過仔細的研究和測試,任務小組克服了這些問題,並最終在 1987 年發布了 1Base5 標準,實現了 1Mbps 的傳輸速度。

10BaseT 的誕生

惠普的女工程師派特·泰勒(Pat Thaler)在這場技術革新中扮演了關鍵角色。她最初是為了解決工作中遇到的實際問題而投入標準制定工作。在一次令人印象深刻的場合中,她隻身前往 DEC 公司,在一群傲慢的男性工程師面前成功捍衛了多埠中繼器的標準。

派特·泰勒等工程師認為 1Base5 標準仍有提升空間,並開始研究 10Mbps UTP 乙太網路的可行性。他們發現,透過最佳化設計和克服串擾問題,UTP 完全可以達到更高的傳輸速度。

泰勒和她的團隊進行了大量測試,特別是在俄亥俄州代頓市的 YMCA——這裡的電磁干擾特別嚴重,成為測試雙絞線抗干擾能力的絕佳場所。他們的研究證明,雙絞線完全有能力支援 10Mbps 的傳輸速率。關鍵在於:

  • 雙絞線的平衡傳輸特性使其能有效抵抗外部干擾
  • 線對間的絞接可以降低串擾影響
  • 即使在 25 對線纜中,實際上每對線只會受到周圍約 6 對線的影響

市場之爭與技術之辯

這場技術革新引發了激烈的爭論。3Com 的創始人鮑勃·梅特卡夫(Bob Metcalfe)——同時也是乙太網路的發明者之一——堅持認為星型拓撲結構中的集線器會成為網路瓶頸。但支持雙絞線的陣營提出了精闢的反駁:集線器只需要能夠處理單個端口的速度,而不需要同時處理所有端口的總流量。

媒體對這場爭論的關注度相當高,派特·泰勒回憶說,幾乎每週都有記者來電詢問標準制定的進展。這反映了市場對新型網路技術的殷切期待。

歷史性的轉折

1988 年 3 月 17 日,在加州聖地牙哥的一場關鍵投票中,支持雙絞線的陣營最終勝出。這個結果象徵著網路技術即將邁入新紀元。1990 年 9 月,10BASE-T 標準正式發布,掀開了現代網路通訊的新篇章。

有趣的是,我們今天常用的 RJ45 接頭,其實並非真正的 RJ45。真正的 RJ45 接頭有一個特殊的卡榫,而我們使用的是一個相似但略有不同的版本。這個選擇是經過深思熟慮的,當時的工程師認為這種設計最適合網路應用。

歷史意義與現代啟示

10BASE-T 的成功證明了,有時候最好的解決方案往往來自於充分利用現有資源。這項技術不僅改變了企業網路的面貌,更為家用網路的普及創造了條件。當我們今天輕鬆地插上一條網路線時,別忘了這背後是羅伯特·加倫、提姆·洛克、理查德·班奈特、派特·泰勒等先驅者努力的成果。

特別值得一提的是,在當時男性主導的科技產業中,派特·泰勒這樣的女性工程師克服重重困難,為網路技術的發展做出了重要貢獻。她的故事提醒我們,創新不分性別,真理不分出處。

這段歷史告訴我們,科技創新往往需要打破既有思維,突破保守勢力的阻撓,才能實現真正的進步。而今天,當我們享受著高速網路帶來的便利時,更應該感念這些為科技發展努力不懈的先驅者們。

10BaseT 的出現,使得區域網路的安裝更加經濟快速,為家庭網路的爆炸性增長奠定了基礎。時至今日,雙絞線乙太網路仍然是全球最主要的網路連接方式。

從粗重同軸電纜到細巧雙絞線:乙太網路的演進史

The Serial Port 博物館

為了紀念 10BaseT 的誕生,The Serial Port 博物館收藏了 Synoptics LatticeNet 集線器和 AT&T Starland 10 集線器,並計劃進行連線測試。

雙絞線乙太網路的發展歷程充滿了挑戰和堅持,當我們今天輕鬆地插上一條網路線時,別忘了這背後是羅伯特·加倫、提姆·洛克、理查德·班奈特、派特·泰勒等先驅者努力的成果。

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作者

一個老派的科技媒體工作者,對於最新科技動態、最新科技訊息的觀察報告。

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