Ethernet’in mucidi Bob Metcalfe, Turing Ödülü’ne layık görüldü

Bob Metcalfe, ağ oluşturmanın önemine daima inanan biri oldu. 80’lerde ve 90’larda bir ağın değerinin, kullanıcı sayısıyla birlikte hızla arttığı fikrinin yaygınlaşmasına yardımcı oldu. Bu ilke artık “Metcalfe yasası” olarak biliniyor. Metcalfe bugün, internetin her yere yayılmasıyla daha büyük ölçekte düşünüyor ve, “İnsanlığın durumuyla ilgili en mühim yeni gerçek, artık birbirimize aniden bağlandığımız bir noktada olmamız” diyor.

Hiper bağlantılı çağımızın başlamasındaki rolü nedeniyle Metcalfe, bilgisayar bilimindeki en üstün onur olarak kabul edilen ve her yıl verilen Turing Ödülü’nün sahibi seçildi. 50 yıl önce Metcalfe, dünyanın dört bir yanındaki kişisel bilgisayarları, internete bağlayan yerel ağ teknolojisi Ethernet’in icadına yardımcı oldu. Ayrıca icadın standartlaştırılması ve ticarileştirilmesinde de kilit bir rol oynadı.

Harvard’ı memnun etmekte güçlük çekti

Metcalfe’ın kariyeri bizim ağ kurma kapasitemizle paralel bir şekilde gelişti. MIT’de elektrik mühendisliği ve endüstri yöneticiliği okuyan Metcalfe, yüksek lisans için Harvard’a gittiğinde Pentagon, Arpanet’e yatırımını yeni yeni artırmaya başlamıştı. Metcalfe, ağı Harvard’ın ana bilgisayarına bağlayan bir arayüz oluşturmayı önerse de üniversite bu teklifini geri çevirdi. Aynı teklifi MIT’ye de yaptı ve böylece Harvard’da yüksek lisans yaparken MIT’de araştırmacı olarak işe başladı. 1972’de tez komitesine çalışmasını anlattığında, konusu yeterince teorik bulunmadığı için savunmasında başarısız oldu.

Ne var ki Metcalfe, California’da Xerox Corporation’a ait Palo Alto Araştırma Merkezi’ndeki (PARC) bir işi çoktan kabul etmişti. Laboratuvarın müdürü Bob Taylor, ona yine de gelip işe başlamasını, tezini burada bitirmesini söyledi. Metcalfe burada bir yandan Harvard’ı memnun edecek teorik bir konu ararken diğer yandan da yeni bir PARC bilgisayarı için Arpanet arayüzü inşa etmeye başladı.

Ağ erişiminde trafik yoğunluğu sorunu 

O zamanlar bilgisayar ağları mühendislik kadar teorik bir sorundu. Temel sorun da bir ağa erişimin çok sayıda kullanıcı arasında nasıl paylaştırılacağıydı. Telefon ağları bu sorunu mümkün mertebe en basit şekilde çözüyordu: İki taraf arasındaki bir bağlantı, bir görüşme süresince iletişim kanalını kilitliyor ve tam kapasite kullanılmasa bile bu kanalı diğer kullanıcılar için erişilemez hale getiriyordu. Bu verimsizlik, uzun süre sessizliğin yaşanmadığı telefon konuşmaları için büyük bir sorun değil. Ne var ki bilgisayarlarda, uzun ölü zaman dilimleriyle bölünen kısa aralıklarda iletişim kuruluyor.

1960’ların başında bilgisayar bilimcisi Leonard Kleinrock, trafik sıkışıklığını ve sırada beklerken meydana gelebilecek diğer şeyleri modelleyen matematik dalı olan kuyruk teorisinin, bir ağ üzerinden de veri akışını tasvir edebileceğini gösterdi. Bu model, mühendislere ölü zamanın nasıl önemli ölçüde azaltılabileceğini gösterdi, Arpanet de bunu pratiğe döktü. Ancak ağ üzerinden trafik akışını koordine etmek kolay bir iş değildi.

1971 yılında Hawai’i Üniversitesi profesörü Norm Abramson, trafik koordinasyonuna her şehir planlamacısını dehşete düşürecek radikal bir alternatif sundu. Arpanet gibi verileri küçük birimler halinde ileten ALOHAnet adındaki bir radyo ağı kurmuştu. Ancak Arpanet’in aksine ALOHAnet birimler arasındaki çarpışmaları önlemek için hiçbir girişimde bulunmuyordu. Aksine, bir çarpışma nedeniyle mesajı kaybolan veya bozulan herhangi bir kullanıcı, rastgele bir zaman aralığından sonra yeniden deniyordu. Bunu yemek masasında karşılıklı konuşan iki kişiye benzetebilirsiniz: Aynı anda konuşmaya başlarlar, sonra ikisi de susar, sonra yeniden aynı anda konuşurlar. Bekleme süresinin rastlantısallığı, durumun sadece birkaç denemeden sonra kendiliğinden çözülmesini sağlar. Bu strateji trafiğin az olduğu durumlarda işe yarasa da ağ kalabalıklaştıkça çarpışmaların sıklığı öylesine sıklaşıyordu ki bu sefer hiçbir mesaj iletilemiyordu.

Abramson’ın ALOHAnet’i ilham oldu

İşte Metcalfe tam bu noktada Abramson’ın ALOHAnet’in ardındaki kuyruk teorisini açıklayan makalesine rastladı ve tıkanıklığı aşmanın yolunu buldu. Metcalfe’in modelinde, kullanıcılar çarpışma sıklığını dikkate alarak iletim denemeleri arasındaki ortalama bekleme sürelerini bağımsız olarak ayarlayacaklardı. Eğer çarpışmalar nadirse tekrar denemek için daha hızlı davranacak, yok eğer ağ kalabalıksa geri çekileceklerdi. Böylece iletişim genel olarak çok daha verimli hale gelecekti. Bu model Metcalfe’ın tezine yeterince teorik bir yan katarken, yeni işinde uygulamaya koyabileceği de bir şey oldu.

O dönemler laboratuvar, bilgisayar ağlarına alışılmadık bir yaklaşık sergiliyordu. Arpanet, araştırmacıların güçlü ancak pahalı makineler olan ana bilgisayarları paylaşmalarını sağlamanın bir yolu olarak düşünülmüştü. ALOHAnet de pek çok erişim noktasını merkezi bir birime bağlıyordu. Patronu Taylor, kafasında aynı binadaki birçok bilgisayardan oluşan yerel bir ağ tasarlıyordu, Metcalfe de bunu eyleme dönüştürmeye başladı.

Buluşuna Ethernet adını verdi

Metcalfe yerel ağ vizyonunu Mayıs 1973 tarihli bir yazıda ortaya koydu. Teklif, Abramson’un rastgele yeniden iletim sistemini, Metcalfe’in zamanlama ayarlarını ve ALOHAnet’in modelinde çarpışmaların etkilerini azaltan diğer iyileştirmeleri bir araya getiriyordu. Bu teorik yeniliklerden bazıları diğer araştırmacılar tarafından geliştirilmişse de Metcalfe bunları pratik bir şekilde yerel ağ tasarımına entegre eden ilk kişiydi.

Metcalfe’ın planında ALOHAnet’in merkezi bağlantısından da vazgeçilmişti. Bunun yerine bilgisayarlar pasif bir medyum üzerinden birbirine bağlanacaktı. Metcalfe’ın bu pratik uygulama için aklında cazip özelliklere sahip belirli bir kablo türü vardı. Ancak diğer kabloların veya kablosuz ağların da teoride aynı şekilde çalışabileceğinin ve teknoloji geliştikçe pratikte daha iyi olabileceğinin altını çizdi.

Belirli bir donanımı işaret etmekten kaçınmak için Metcalfe, buluşuna daha sonra Ethernet olarak da kısaltılan Ether Ağı adını verdi.

Kendi yolunu çizdi, Ethernet kazanan oldu

Kasım 1973’e gelindiğinde Metcalfe ve meslektaşları ilk ağlarını kurmuş ve kullanıma açmıştı. Metcalfe tasarımı geliştirmeye devam etse de yöneticiler yeni teknolojiyi ticarileştirmekte yavaş kaldı. Tarihler 1979’u gösterdiğinde Metcalfe’ın canına tak etmişti artık. PARC’tan ayrıldı ve kendi şirketi 3Com’u kurdu.

Kendi yolunu çizdikten kısa bir süre sonra da Xerox, Intel ve artık var olmayan Digital Equipment Corporation temsilcilerini Ethernet’i açık endüstri standardı olarak benimsemeye ikna etti. Diğer şirketler kendi teknolojilerini geliştirse de Ethernet hem basitliği hem de Metcalfe’ın standardizasyon için yaptığı erken baskılar nedeniyle kazanan oldu.

Bilgisayar Bilimi’nin en önemli ödülü, süper bilgisayarları mümkün kılan matematikçiye verildi