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以太网之父 Bob Metcalfe 获2023年“图灵奖”

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发布时间：2023-04-04
 
 
2023年3月22日，现年76岁的以太网（Ethernet）发明者、3Com公司创始人鲍勃·梅特卡夫（Bob Metcalfe）荣获图灵奖——这是计算机科学的最高荣誉。
 

Bob Metcalfe 因其开发以太网的工作而获得图灵奖。
 
鲍勃-梅特卡夫一直是网络力量的信仰者。在20世纪80年代和90年代，他“普及了网络的价值随着用户数量的增加而迅速增长”的观点，这一定律现在被称为梅特卡夫定律。今天，随着互联网的普及，他在更大的范围内思考。他说：“关于人类状况的最重要的新事实是，我们现在突然被连接起来。”
 
2023年的A.M.图灵奖用以表彰他在开创我们这个超级连接时代方面所做的贡献。50年前，梅特卡夫帮助发明了以太网，这种本地网络技术将世界各地的个人电脑连接到全球互联网。他还在其发明的标准化和商业化方面发挥了核心作用。
 
“鲍勃是生活在两边的人之一。他能看到大局，”计算机网络先驱Steve Crocker说，他曾与梅特卡夫合作开发被称为Arpanet的互联网的前身。
 
梅特卡夫的职业生涯与我们的网络能力同步发展。他1946年出生在布鲁克林，在麻省理工学院学习电气工程和工业管理。当他搬到城对面的哈佛大学读研究生时，美国国防部刚刚加大了对Arpanet的投资力度。梅特卡夫提议建立一个连接网络和哈佛大学大型计算机的接口，但大学拒绝了他。他转过身来，在麻省理工学院提出了同样的建议，在那里他被聘为研究员，当时他还是哈佛的一名研究生。
 
然而，当他在1972年向他的论文委员会提交描述这项工作的论文时，他没有通过答辩——他们说，这个题目不够理论化。
 

作为一名研究生，梅特卡夫建立了这个接口，将麻省理工学院的大型计算机连接到Arpanet，这是现代互联网的前身。
 
当时，梅特卡夫已经接受了施乐公司在加州的帕洛阿尔托研究中心（PARC）的工作。该实验室的主任Bob Taylor让他无论如何都要入职，并在帕洛阿尔托完成他的论文。一到那里，梅特卡夫就开始为PARC的一台新计算机建立另一个Arpanet接口，同时寻找一个理论课题来满足哈佛的要求。
 
在当时，计算机网络既是一个理论挑战，也是一个工程挑战；基本问题是如何在许多用户之间分享网络的访问。
 
电话网络以最简单的方式处理了这个问题：双方之间的连接在通话期间锁定了通信通道，使其他用户无法使用该通道，即使它没有被充分使用。这种低效率对于电话交谈来说并不是一个大问题，因为电话交谈很少会陷入长时间的沉默。但是，计算机的通讯是短促的，而短促的通讯往往被长长的死机时间隔开。
 
在20世纪60年代初，计算机科学家Leonard Kleinrock展示了排队理论（这个数学分支用来模拟交通堵塞和其他我们在排队时可能发生的事情）也可以描述网络中的数据流。该模型向工程师展示了如何大幅减少死机时间，而Arpanet证明了它在实践中的作用。但是，协调通过网络的流量并不是一件容易的事。
 

梅特卡夫在他位于德克萨斯州奥斯汀的家中，拿着他1973年的博士论文副本。
 
1971年，夏威夷大学教授Norm Abramson展示了一个激进的交通协调替代方案，这将使任何城市规划者感到震惊：他建立了一个名为ALOHAnet的无线电网络，与Arpanet一样，可以以微小的数据包传输数据。但与Arpanet不同的是，ALOHAnet没有试图避免数据包之间的碰撞；相反，任何因碰撞而导致信息丢失或乱码的用户，只需在一个随机的时间间隔后重新尝试。
 
这种“随机重传”类似于晚宴上的谈话礼仪：当两个人同时开始说话时，两人都会停下来，过一会儿再试。等待时间的随机性确保了情况会在短短的几次尝试后自行解决。这种策略在低流量的情况下效果很好，但当网络变得足够拥挤时，可能没有信息能够通过。
 
梅特卡夫偶然发现了艾布拉姆森的一篇论文，描述了ALOHAnet背后的排队理论，并设计了一个绕过卡塞的方法。在梅特卡夫的模型中，用户将独立调整传输平均等待时间，并考虑到碰撞的频率：如果碰撞很少，他们就会更快地再次尝试，如果网络很拥挤，他们就会退缩，从而使通信总体上更有效率。这个模型使梅特卡夫的论文有足够的理论份量通过哈佛大学的审核，当然，他也很快意识到他可以在他的新工作中把它付诸实践。
 

1973年5月的备忘录的第一页，梅特卡夫在其中提出了他对以太网的设想。
 
当时的实验室正在追求一种不同寻常的计算机网络方法，Arpanet被认为是一种允许研究人员共享大型计算机的方式：强大但昂贵的机器；ALOHAnet也将许多接入点连接到一个中央枢纽。在PARC，泰勒想象着在同一栋楼里有许多计算机的本地网络，他的新雇员梅特卡夫很快就开始设计它。
 
梅特卡夫在1973年5月的一份备忘录中提出了他对本地网络的设想。该建议结合了Abramson的随机重传系统、梅特卡夫对时间的调整以及对ALOHAnet模型的其他改进，以减轻信息拥挤碰撞的影响。其中一些理论创新是由其他研究人员开发的，但梅特卡夫是第一个将它们整合到实际的本地网络设计中的人。
 
梅特卡夫的计划还免除了ALOHAnet的中央枢纽：计算机可以通过一些无源介质进行连接。他想到了一种特定的电缆，它对实际的实施具有吸引力。但他指出，其他电缆或无线网络在理论上也可以工作，而且随着技术的改进，在实践中可能效果更好。
 
为了避免强调具体的硬件，梅特卡夫将他的创意命名为 “以太网络”，后来简称为以太网。他的灵感来自于19世纪物理学家（错误地）假设电磁波传播的假想媒介。
 
梅特卡夫拿着一个以太网适配器原型。它将早期的个人计算机连接到他在1973年帮助开发的第一个本地网络。
 
到1973年11月，梅特卡夫和他的同事们已经建立并运行了他们的第一个网络。他继续进一步开发设计，希望将其扩展到施乐公司之外，但高管们对新技术的商业化进展缓慢。到1979年，梅特卡夫已经受够了。他离开了PARC，成立了自己的公司3Com，来做施乐公司不愿意做的事情。
 
在独立创业后不久，梅特卡夫说服了施乐公司、英特尔公司等代表，将以太网作为本地网络的一个开放的工业标准。尽管其他公司也推广他们自己的技术，但以太网最终胜出，这在很大程度上是由于它的简单性和梅特卡夫对标准化的早期推动。
 
1990年，梅特卡夫离开了3Com公司，成为一名评论家和技术专栏作家。这是他在从事一个职业约十年后的第二次巨大变动，这也不会是最后一次：他后来成为风险资本家，并在德克萨斯大学奥斯汀分校担任教授。
 
多年来，以太网也进行了调整，最初的技术细节几乎没有保留。但它作为我们现在认为理所当然的个人计算机网络的国内管道，继续发挥着不可或缺的作用。“是以太网使之成为可能，它确实是一项巨大的授权技术。”
 
不到一年前，梅特卡夫在76岁时又做了一次职业调整。他现在是麻省理工学院的一名研究人员，研究超级计算机在能源和其他领域复杂问题上的应用。“我仍然处于学习曲线的早期部分，”他说：“我知道的不多，但我正在努力解决这个问题。”
 
参考链接：
[1]https://www.quantamagazine.org/bob-metcalfe-ethernet-pioneer-wins-turing-award-20230322/
[2]https://mp.weixin.qq.com/s/IG_9muAbiGCcecYMB_hFmA
 
 

 

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