Einleitung
Bob Metcalfe hat schon immer an die Kraft der Vernetzung geglaubt. In den 1980er und 1990er Jahren trug er dazu bei, die Idee bekannt zu machen, dass der Wert eines Netzwerks mit der Anzahl der Benutzer schnell wächst, ein Grundsatz, der heute als Metcalfe-Gesetz bekannt ist. Heute, da das Internet allgegenwärtig ist, denkt er in größeren Maßstäben. „Die wichtigste neue Tatsache über die conditio humana ist, dass wir jetzt plötzlich miteinander verbunden sind“, sagte er.
Heute wurde Metcalfe zum Gewinner des AM Turing-Preis, ein jährlicher Preis, der als die höchste Auszeichnung in der Informatik gilt, für seinen Beitrag zur Einführung unseres hypervernetzten Zeitalters. Vor fünfzig Jahren half Metcalfe bei der Erfindung von Ethernet, der lokalen Netzwerktechnologie, die PCs auf der ganzen Welt mit dem globalen Internet verbindet. Er spielte auch eine zentrale Rolle bei der Standardisierung und Kommerzialisierung seiner Erfindung.
„Bob ist einer der Menschen, die auf beiden Seiten gelebt haben. Er konnte das große Ganze sehen“, sagte er Steve Crocker, ein Computernetzwerk-Pionier, der mit Metcalfe an einem Vorläufer des Internets arbeitete, der als Arpanet bekannt ist.
Die Karriere von Metcalfe ist parallel zu unserer Netzwerkkapazität gewachsen. Er wurde 1946 in Brooklyn geboren und studierte Elektrotechnik und Industriemanagement am Massachusetts Institute of Technology. Als er für die Graduiertenschule in die andere Stadt an die Harvard University zog, war das US-Verteidigungsministerium gerade dabei, seine Investitionen in Arpanet aufzustocken. Metcalfe schlug vor, eine Schnittstelle zu bauen, die das Netzwerk mit dem Mainframe-Computer von Harvard verbindet, aber die Universität lehnte ab. Er drehte um und machte den gleichen Vorschlag am MIT, wo er noch als Harvard-Student als Forscher eingestellt wurde. Als er 1972 seinem Dissertationsausschuss eine Dissertation vorlegte, in der er die Arbeit beschrieb, scheiterte er an seiner Verteidigung – das Thema sei nicht theoretisch genug, hieß es.
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Zu diesem Zeitpunkt hatte Metcalfe bereits eine Stelle im Palo Alto Research Center (PARC) der Xerox Corporation in Kalifornien angenommen. Der Direktor des Labors, Bob Taylor, sagte ihm, er solle trotzdem kommen und seine Dissertation in Palo Alto fertigstellen. Dort angekommen, begann Metcalfe, eine weitere Arpanet-Schnittstelle für einen neuen PARC-Computer zu bauen, während er nach einem theoretischen Thema suchte, um Harvard zufrieden zu stellen.
Damals war die Computervernetzung ebenso eine theoretische wie eine technische Herausforderung. Das grundlegende Problem bestand darin, den Zugriff auf ein Netzwerk unter vielen Benutzern zu teilen. Telefonnetze lösten dieses Problem auf einfachste Weise: Eine Verbindung zwischen zwei Parteien sperrte den Kommunikationskanal für die Dauer eines Anrufs und machte diesen Kanal für andere Benutzer unzugänglich, selbst wenn er nicht voll ausgelastet war. Diese Ineffizienz ist kein großes Problem für Telefongespräche, die selten lange in Stille verfallen. Aber Computer kommunizieren in kurzen Ausbrüchen, die oft durch lange Totzeiten getrennt sind.
Anfang der 1960er Jahre der Informatiker Leonard Kleinrock zeigte Diese Warteschlangentheorie – der Zweig der Mathematik, der Verkehrsstaus und andere Dinge modelliert, die passieren können, während wir in der Schlange warten – könnte auch den Datenfluss durch ein Netzwerk beschreiben. Dieses Modell zeigte Ingenieuren, wie Totzeiten erheblich reduziert werden können, und Arpanet demonstrierte, dass es in der Praxis funktionierte. Aber die Koordination des Verkehrsflusses durch das Netzwerk war keine leichte Aufgabe.
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1971 zeigte Norm Abramson, Professor an der Universität von Hawaii, eine radikale Alternative zur Verkehrskoordinierung, die jeden Stadtplaner entsetzen würde. Er hatte ein Funknetz namens ALOHAnet aufgebaut, das wie Arpanet Daten in winzigen Paketen übermittelte. Aber im Gegensatz zu Arpanet unternahm ALOHAnet keinen Versuch, Kollisionen zwischen Paketen zu vermeiden. Stattdessen würde jeder Benutzer, dessen Nachricht aufgrund einer Kollision verloren ging oder verstümmelt wurde, es einfach nach einem zufälligen Zeitintervall erneut versuchen. Diese „zufällige Neuübertragung“ ähnelt der Gesprächsetikette einer Dinnerparty: Wenn zwei Personen gleichzeitig zu sprechen beginnen, hören beide auf und versuchen es einen Moment später erneut. Die Zufälligkeit der Wartezeit stellt sicher, dass sich die Situation nach nur wenigen Versuchen von selbst löst. Diese Strategie funktionierte gut in Situationen mit geringem Datenverkehr, aber wenn das Netzwerk stark genug war, kam es so häufig zu Kollisionen, dass keine Nachrichten durchkommen konnten.
Metcalfe geschah am a Krepppapier von Abramson, der die Warteschlangentheorie hinter ALOHAnet beschreibt und einen Weg ausfindig macht, den Stau zu umgehen. In Metcalfes Modell würden Benutzer unabhängig voneinander die durchschnittlichen Wartezeiten zwischen Übertragungsversuchen unter Berücksichtigung der Häufigkeit von Kollisionen anpassen: Sie würden es schneller erneut versuchen, wenn Kollisionen selten wären, und sie würden sich zurückziehen, wenn das Netzwerk überfüllt wäre, und die Kommunikation herstellen insgesamt deutlich effizienter. Dieses Modell gab Metcalfes Dissertation genug theoretisches Gewicht, um in Harvard zu bestehen, und er erkannte schnell, dass er es an seinem neuen Arbeitsplatz in die Praxis umsetzen konnte.
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Denn das Labor verfolgte damals einen ungewöhnlichen Ansatz zur Computervernetzung. Arpanet war konzipiert worden, um Forschern die gemeinsame Nutzung von Mainframe-Computern zu ermöglichen – leistungsstarke, aber teure Maschinen. Auch ALOHAnet verband viele Access Points mit einem zentralen Hub. Bei PARC stellte sich Taylor ein lokales Netzwerk aus vielen Computern im selben Gebäude vor, und sein neuer Mitarbeiter Metcalfe begann bald damit, es zu entwerfen.
Metcalfe legte seine Vision für ein lokales Netzwerk in einem Memo vom Mai 1973 dar. Der Vorschlag kombinierte Abramsons randomisiertes Neuübertragungssystem, Metcalfes Anpassungen des Timings und andere Verfeinerungen des ALOHAnet-Modells, die die Auswirkungen von Kollisionen milderten. Einige dieser theoretischen Innovationen wurden von anderen Forschern entwickelt, aber Metcalfe war der erste, der sie in ein praktisches lokales Netzwerkdesign integrierte.
Metcalfes Plan verzichtete auch auf den zentralen Hub von ALOHAnet. Stattdessen würden sich Computer über ein passives Medium verbinden. Ihm schwebte ein ganz bestimmtes Kabel mit attraktiven Eigenschaften für eine praktische Umsetzung vor. Aber er stellte fest, dass andere Kabel oder drahtlose Netzwerke theoretisch genauso gut funktionieren würden und in der Praxis möglicherweise besser funktionieren, wenn sich die Technologie verbessert.
Um die Betonung bestimmter Hardware zu vermeiden, nannte Metcalfe seine Idee das Ether Network, das später zu Ethernet abgekürzt wurde. Er wurde von dem hypothetischen Medium inspiriert, von dem die Physiker des 19. Jahrhunderts (fälschlicherweise) annahmen, dass sich elektromagnetische Wellen durchsetzen. „Der Begriff war zu vergeben, also haben wir ihn ergriffen“, sagte Metcalfe.
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Bis November 1973 hatten Metcalfe und seine Kollegen ihr erstes Netzwerk in Betrieb. Er entwickelte das Design weiter und hoffte, es über Xerox hinaus erweitern zu können, aber die Führungskräfte kamen mit der Kommerzialisierung der neuen Technologie nur langsam voran. Bis 1979 hatte Metcalfe genug. Er verließ PARC und gründete seine eigene Firma, 3Com, um das zu tun, was Xerox nicht tun würde. „Demütig war kein Wort, das Sie mit Bob in Verbindung brachten“, sagte er Vint Cerf, ein Internet-Pionier jetzt bei Google. „Er nahm diese Idee und lief damit.“
Kurz nachdem er sich selbstständig gemacht hatte, überzeugte Metcalfe Vertreter von Xerox, Intel und der inzwischen aufgelösten Digital Equipment Corporation, Ethernet als offenen Industriestandard für lokale Netzwerke zu übernehmen. Andere Unternehmen förderten ihre eigenen Technologien, aber Ethernet setzte sich letztendlich durch, zum großen Teil aufgrund seiner Einfachheit und Metcalfes frühem Streben nach Standardisierung.
1990 verließ Metcalfe 3Com und wurde Experte und Tech-Kolumnist. Es war das zweite Mal, dass er nach etwa einem Jahrzehnt in einer Karriere unruhig wurde, und es sollte nicht das letzte Mal gewesen sein – er arbeitete als Risikokapitalgeber und später als Professor an der University of Texas, Austin. Metcalfe hat eine Theorie dafür, was ihn zu solch dramatischen Veränderungen antreibt. „Du beginnst damit, nichts zu wissen, und dann gehst du die Lernkurve hoch, und dann weißt du alles“, sagte er und zeichnete mit seinem Finger eine Kurve nach. Er zeigte auf die Mitte der Kurve und fügte hinzu: „Ich habe durch Erfahrung entdeckt, dass der lustige Teil genau hier ist.“
Ethernet hat sich im Laufe der Jahre ebenfalls angepasst, und nur wenige der ursprünglichen technischen Details sind erhalten geblieben. Aber es hat weiterhin eine unverzichtbare Rolle als Hausinstallation für die Netzwerke von PCs gespielt, die wir heute für selbstverständlich halten. „Es war Ethernet, das das möglich gemacht hat“, sagte Cerf. „Es war wirklich eine enorm hilfreiche Technologie.“
Vor weniger als einem Jahr hat Metcalfe im Alter von 76 Jahren einen weiteren Karrierewechsel vollzogen. Er ist jetzt ein Forschungspartner am MIT und untersucht die Anwendung von Supercomputern auf komplexe Probleme im Energie- und anderen Bereichen. „Ich bin noch am Anfang der Lernkurve“, sagte er. „Ich weiß nicht viel, aber ich arbeite daran, das zu beheben.“
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