Ethernet

En 1972, dans les laboratoires de Xerox à Palo Alto, Bob Metcalfe et David Boggs travaillent sur la communication des ordinateurs avec des imprimantes laser dans un bâtiment. Leur solution, qu’ils baptisent Ethernet, va bien au-delà de cette demande initiale en atteignant 2,94 mégabits par seconde.

L’idée de base tient du génie dans sa simplicité. Tous les ordinateurs se partagent le même câble, comme des gens qui discutent autour d’une table. Avant de parler, chacun écoute pour s’assurer que personne d’autre n’a pris la parole. Si deux personnes commencent en même temps, elles s’arrêtent, attendent un moment au hasard, puis recommencent. Cette méthode, technique baptisée CSMA/CD, fonctionne remarquablement bien malgré son apparente anarchie.

Le premier Ethernet circule dans un câble coaxial de 75 ohms. Les machines s’y connectent grâce à des boîtiers spéciaux qui détectent les collisions et isolent électriquement chaque station. Il est possible de brancher ou débrancher une machine sans paralyser tout le réseau, ce qui représente un avantage considérable sur les systèmes centralisés. Quatre ans plus tard, Metcalfe et Boggs décrivent leur invention dans un article des « Communications of the ACM ». Ethernet sort du laboratoire pour gagner le monde industriel. Les premières installations montrent la capacité à connecter des centaines de machines sur plus d’un kilomètre.

Xerox comprend alors le potentiel commercial de sa création. En 1980, l’entreprise s’allie avec Intel et Digital Equipment Corporation pour transformer Ethernet en standard ouvert. Cette décision stratégique s’avère payante : libérer la technologie de son créateur accélère son adoption. La nouvelle spécification pousse le débit à 10 mégabits par seconde et adopte le câble coaxial 50 ohms. Les adresses des machines passent de 8 à 48 bits, garantissant leur unicité mondiale.

L’IEEE prend le relais avec son comité 802.3 au début des années 1980. Cette normalisation inscrit Ethernet dans le modèle OSI et le rend totalement indépendant des constructeurs. Le protocole CSMA/CD est la sous-couche MAC de la couche liaison, tandis que les aspects physiques relèvent des normes 802.3.

En 1990, la norme 802.3i abandonne le bus coaxial au profit des paires torsadées et de la topologie en étoile. Fini les câbles qui serpentent dans les faux plafonds, chaque machine a désormais son propre lien vers un concentrateur central, faisant de l’installation et la maintenance un jeu d’enfant. Le Fast Ethernet arrive en 1995 avec ses 100 mégabits par seconde, suivi trois ans plus tard par le Gigabit Ethernet.

Metcalfe et Boggs ont fait des choix techniques qui durent. Ethernet ne gère ni les priorités ni la qualité de service, laissant ces questions aux protocoles de niveau supérieur. Cette apparente limitation se révèle être une force car la simplicité du mécanisme de base autorise toutes les adaptations ultérieures. Le cœur du système est remarquablement stable. Le contrôleur surveille le canal et applique les règles CSMA/CD. L’émetteur-récepteur fait l’interface avec le support physique. Les trames transportent les adresses source et destination, un champ type pour identifier le protocole encapsulé, les données et un code de contrôle CRC. Cette architecture épurée traverse les décennies sans modifications majeures.

Durant les années 1990, les commutateurs (switches) transforment radicalement la nature d’Ethernet. Au lieu d’un canal partagé où tout le monde s’écoute, le réseau évolue vers un ensemble de liens point à point. Différentes conversations peuvent avoir lieu simultanément. Le mode full-duplex remplace progressivement le CSMA/CD, devenu moins utile avec la commutation.

Pourquoi Ethernet a-t-il triomphé là où d’autres ont échoué ? D’abord par son coût réduit, conséquence directe de sa simplicité. Ensuite par sa capacité d’évolution : les débits augmentent, les supports changent, mais les principes fondamentaux demeurent. Enfin par son ouverture, aucun constructeur ne pouvant s’approprier le réseau.

Les concepteurs ont validé leurs choix par l’expérimentation. L’Ethernet expérimental a fourni des mesures précises montrant une utilisation du support proche de 98% dans certaines conditions. Le mécanisme de binary exponential backoff (BEB), un algorithme permettant de limiter la charge du réseau quand une collision se produit entre deux messages, assure la stabilité sous n’importe quelle charge. Ces données concrètes ont guidé l’élaboration du standard industriel.

Aujourd’hui, Ethernet transporte la voix sur IP, connecte les baies de stockage, irrigue les centres de données. Les débits atteignent 400 gigabits par seconde sur fibre optique. La technologie née pour relier quelques ordinateurs à des imprimantes structure désormais l’internet mondial. Les solutions les plus durables ne sont pas toujours les plus sophistiquées.