アークネット

ARCNET（アタッチド・リソース・コンピュータ・ネットワーク）は、ローカルエリアネットワーク用の通信プロトコルです。^{[1] ARCNETは、}マイクロコンピュータ用の最初に広く利用されたネットワークシステムであり、1980年代にオフィスオートメーションタスクで人気を博しました。その後、プロトコルの特定の機能が特に役立つ 組み込みシステムに適用されました。

ARCNETは、1976年にビクター・プアの下でデータポイント社の主任開発エンジニアであるジョン・マーフィーによって開発され、1977年に発表されました。^{[2]もともとは、}データポイント 2200端末のグループを接続して、共有の8インチフロッピーディスクシステムと通信するために開発されました。これは、接続されるコンピュータの種類について想定しない、最初の疎結合LANベースのクラスタリングシステムでした。これは、同時代のより大規模で高価なコンピュータシステムであるDECnetやSNAとは対照的でした。これらのシステムでは、類似または独自のコンピュータの同質のグループがクラスタとして接続されていました。

その後、その I/O デバイス共有ネットワークのトークン パッシング バス プロトコルは、ファイル サービスとコンピューティングのスケーラビリティを目的として、処理ノードが相互に通信できるようにするために適用されました。アプリケーションは、Datapoint 独自のCOBOLのような言語である DATABUS で開発し、ダム ターミナルを備えた 1 台のコンピュータに展開できます。ユーザー数が増えて元のコンピュータの容量を超えた場合は、追加の「コンピューティング」リソース コンピュータを ARCNET 経由で接続し、同じアプリケーションを実行して同じデータにアクセスすることができます。さらにストレージが必要な場合は、追加のディスク リソース コンピュータを接続することもできます。この段階的なアプローチは新しい分野を開拓し、1970 年代の終わり (1981 年に最初のIBM PCが発表される前) までに、1 万台を超える ARCNET LAN が世界中で商用利用され、Datapoint は Fortune 500 企業になりました。マイクロコンピュータが業界を席巻するにつれて、実績があり信頼性の高い ARCNET もこれらのマシン用の安価な LAN として提供されました。

ARCNET は、1980 年代前半から中頃までプロプライエタリのままでした。当時は、ほとんどのネットワーク アーキテクチャがプロプライエタリであったため、これは問題になりませんでした。プロプライエタリでないオープン システムへの移行は、International Business Machines (IBM) とそのシステム ネットワーク アーキテクチャ(SNA) の優位性への対応として始まりました。1979 年には、開放型システム間相互接続参照モデル ( OSI モデル) が公開されました。その後、1980 年に、Digital、Intel、Xerox (DIX コンソーシアム) がEthernetのオープン スタンダードを公開し、これはすぐに IEEE と ISO による標準化の基礎として採用されました。IBM はこれに対してEthernet の代替としてToken Ring を提案しましたが、標準化を厳しく管理していたため、競合他社は Token Ring の使用をためらいました。ARCNET はどちらよりも安価で、信頼性が高く、柔軟性が高く、1980 年代後半には Ethernet とほぼ同等の市場シェアを獲得しました。^[要出典] Tandy/Radio Shackは、 TRS-80 Model II、Model 12、Model 16、Tandy 6000、Tandy 2000、Tandy 1000 、Tandy 1200コンピュータモデル用のアプリケーションおよびファイル共有媒体としてARCNETを提供しました。また、 Model 4PのROMにはARCNETネットワークから起動するためのフックもありました。 ^{[3] [4] [5]}

イーサネットが同軸ケーブルからツイストペアケーブルに移行し、アクティブハブに基づく「相互接続されたスター」ケーブルトポロジーになったとき、イーサネットははるかに魅力的になりました。ケーブル配線が容易になり、イーサネットの生の速度が速くなったこと ( ARCnet の2.5 Mbit/sに対して10 Mbit/s ) により、イーサネットの需要が増加し、市場に参入する企業が増えるにつれて、イーサネットの価格が下がり始め、ARCNET (およびトークンリング) のボリュームは徐々に減少しました。

より広い帯域幅のニーズとイーサネットの課題に対応するため、データポイント社は ARCnet Plus という新しい標準を開発し、1992 年に導入しました。ARCnet Plus は20 Mbit/sで動作し、オリジナルの ARCnet 機器と下位互換性がありました。しかし、ARCnet Plus 製品が市場に出る頃には、イーサネットがネットワーク市場の大部分を占めており、ユーザーが ARCnet に戻る動機はほとんどありませんでした。その結果、ARCnet Plus 製品はほとんど生産されませんでした。主にデータポイント社が製造した製品は高価で、入手が困難でした。

ARCNET は最終的にANSI ARCNET 878.1として標準化されました。このとき、名前が ARCnet から ARCNET に変更されたようです。他の企業も市場に参入しました。特に、Standard Microsystems は単一のVLSIチップに基づくシステムを製造しました。このシステムは、もともと Datapoint 用のカスタム LSI として開発されましたが、後に Standard Microsystems によって他の顧客にも提供されました。Datapoint は最終的に財政難に陥り、ビデオ会議や (後に) 組み込み市場のカスタム プログラミングに進出しました。

ARCNETは現在、新しい一般的なネットワークにはほとんど使用されていませんが、インストールベースが減少しているため、依然としてサポートが必要であり、産業用制御の分野ではニッチな地位を維持しています。^[6]

オリジナルの ARCNET は、 93 ΩインピーダンスのRG-62/U同軸ケーブルと、スター配線バストポロジのパッシブまたはアクティブハブを使用していました。ARCNET が最も普及していた当時、これはイーサネットに対する ARCNET の大きな利点でした。スター配線バスは、当時の扱いにくいリニア バス イーサネットよりも構築と拡張がはるかに簡単で (保守も容易でした)。「相互接続されたスター」ケーブル トポロジにより、ネットワーク全体を停止することなくノードの追加と削除が容易になり、複雑な LAN 内の障害の診断と分離がはるかに容易になりました。

ARCNETがイーサネットより優れているもう一つの大きな利点は、ケーブルの距離です。ARCNET同軸ケーブルは、アクティブハブ間またはアクティブハブとエンドノード間で610m（2,000フィート）まで延長できますが、当時最も広く使用されていたRG-58（50Ω）の「薄い」イーサネットは、端から端まで最大185m（607フィート）までしか延長できませんでした。^[7]

ARCNET には、ネットワークに 3 つ以上のノードがある場合、ノード間にアクティブ ハブまたはパッシブ ハブのいずれかが必要になるという欠点がありましたが、Thin Ethernet では、直線同軸ケーブルに沿ってノードを任意の間隔で配置できました。ただし、ARCNET パッシブ ハブは非常に安価で、4 つのポートを備えたシンプルで小型の電源なしのボックスで構成され、4 つの個別の抵抗器のみで配線されているため、欠点は大きくありませんでした。この欠点は利点とも言えます。多くの場合、4 ポートの ARCNET パッシブ ハブのコストは、Thin Ethernet で 4 台のコンピューターを接続するために必要な 4 つのBNC Tコネクタと 2 つのターミネータのコストよりも低く、また、Ethernet の初期には入手が困難なこともあった BNC T コネクタとは異なり、ARCNET パッシブ ハブは、すぐに入手できる 9 つの部品 (コネクタ 4 個、抵抗器 4 個、およびそれらを入れるボックス) を使用して現場で簡単に製造できました。

パッシブ ハブでは、ノードとアクティブ ハブ間の距離が 30 m (100 フィート) に制限されていました。パッシブ ハブは、別のパッシブ ハブに直接接続することはできませんでした。両方のタイプのハブの未使用ポートは、特別なコネクタで終端する必要がありました。この特別なコネクタはターミネータと呼ばれ、93 オームの抵抗器が内蔵された BNC コネクタにすぎません。Thin Ethernet でも、2 つの端末端にほぼ同じターミネータが必要ですが、唯一の違いは、Ethernet では 50 オームの抵抗器が使用されることです。

コストを削減しながらも、広いエリアをカバーするために、一般的には、相互接続された 1 つ以上のアクティブ ハブを使用し、各アクティブ ハブが 60 m (200 フィート) 以内の距離にあるノードをカバーするのが一般的でした。アクティブ ハブの各ポートから、30 m (100 フィート) 以内の別の場所までケーブルが配線されました。次に、ケーブルの端にパッシブ ハブが接続され、パッシブ ハブからローカルにケーブルが配線され、最大 3 つのノードを接続できるようになりました。このようにして、8 ポートのアクティブ ハブ 1 つを使用して、直径 120 m (400 フィート) 以内のエリアにある 24 台のネットワーク デバイスを接続できました。

ARCNET では、ネットワークごとに 255 ノードしか許可されませんでした。LAN ワークステーションのノード ID は、通常、ネットワーク インターフェイス カードの DIP スイッチによって設定されました。大規模なネットワークは、より小さなネットワークに分割してブリッジする必要があります。可能なノード数が少なく、ID を手動で構成する必要があることは、特に大規模なエンタープライズ ネットワークが一般的になるにつれて、イーサネットと比較して不利な点となりました。

バスへのアクセスを仲介するために、ARCNET はトークン リングと同様に、イーサネットのキャリア センス多重アクセスアプローチではなく、トークン パッシングスキームを使用します。ピアが非アクティブの場合、単一の「トークン」メッセージがネットワーク上のマシンからマシンへと渡され、トークンを持たないピアはバスを使用することができません。特定のピアがメッセージを送信する場合、トークンの受信を待機し、メッセージを送信してから、トークンを次のステーションに渡します。ARCNET は分散スターとして実装されているため、トークンはリング上のマシンからマシンへと渡されることはありません。代わりに、各ノードには 8 ビットのアドレス (通常は DIP スイッチ経由) が割り当てられ、新しいノードがネットワークに参加すると「再構成」が行われ、各ノードはすぐ上のノードのアドレスを学習します。トークンは、1 つのノードから次のノードに直接渡されます。

歴史的に、それぞれのアプローチには利点がありました。ARCNET では、送信ステーションがトークンの受信を待つため、非アクティブなネットワークにわずかな遅延が追加されましたが、当時の低速プロセッサが衝突を処理して回復するのに必要な時間のために、同時にブロードキャストを試みるピアが多すぎるとイーサネットのパフォーマンスが大幅に低下しました。^[要出典] ARCNET は、ベストケースのパフォーマンスがわずかに低かった (単一のストリームから見た場合) ものの、はるかに予測可能でした。ARCNET には、最大負荷で最高の総合パフォーマンスを達成し、漸近的に最大スループットに近づくという利点もあります。ベストケースのパフォーマンスはイーサネットよりも低かったものの、一般的なケースは同等で、ワーストケースは大幅に優れていました。イーサネット ネットワークは、過度の衝突によりビジー状態になるとダウンする可能性があります。ARCNET は通常の (またはそれ以上の) スループットで動作し続けます。マルチノード衝突ベースのイーサネットのスループットは、帯域幅使用量の 40% ～ 60% に制限されていました (ソースによって異なります)。2.5 Mbit/s ARCNET は、かつては低速プロセッサを搭載した忙しいオフィスで10 Mbit/sイーサネットよりも優れたパフォーマンスを発揮しましたが、プロセッサ速度の向上により衝突が全体のスループットに与える影響が減り、イーサネットのコストが下がったため、最終的には ARCNET はイーサネットに取って代わられました。^{[引用が必要]}

1980 年代初頭、ARCNET は、特に PC の場合、イーサネットよりもはるかに安価でした。たとえば、1985 年にSMC はARCNET カードを約300 米ドルで販売しましたが、Ungermann-Bass イーサネット カードとトランシーバーのセットは500 米ドルでした。

もう 1 つの重要な違いは、ARCNET では、トークンが次のノードに渡される前に、受信側で正常に配信されたことの具体的な確認 (または不成功) を送信者に提供するため、上位レベルのプロトコル内での障害回復がはるかに高速になることです (予想される応答のタイムアウトを待つ必要はありません)。ARCnet では、バスを介して送信される前に、最初の照会 (ハードウェア レベルで実行) によって受信者が大きなメッセージを受信でき、受信する準備ができていることを確認するため、メッセージを受信する準備ができていないノードへの送信でネットワーク時間を無駄にすることもありません。

衝突ベースのイーサネットに比べて ARCNET が持つもう 1 つの利点は、ネットワーク上のすべてのユーザーによるバスへの公平なアクセスを保証することです。ノードの数と現在送信中のメッセージのサイズによってはトークンの取得に少し時間がかかる場合もありますが、常に予測可能な最大時間内にトークンが受信されます。つまり、 ARCNET は決定論的です。このため、ARCNET は理想的なリアルタイムネットワーキング システムとなり、組み込みシステムやプロセス制御市場で使用されています。トークン リングも同様の特性を備えていますが、ARCNET よりも実装コストがはるかに高くなります。

ARCNET の決定論的な動作と、プロセス制御などのリアルタイム環境に対する歴史的適合性にもかかわらず、スイッチ型 ギガビット イーサネットとイーサネット スイッチのサービス品質機能が一般に利用可能になったことで、今日では ARCNET はほぼ消滅しました。

当初、システムは RG-62/U同軸ケーブル( IBM メインフレーム環境で3270端末とコントローラを接続するために一般的に使用される) を使用して展開されましたが、後にツイストペアとファイバーメディアのサポートが追加されました。ARCNET の低速 ( 2.5 Mbit/s ) では、Cat-3ケーブルで ARCNET を動作させるのに十分です。ARCNET ツイストペア製品の中には、標準の Cat-3 ケーブルで 2,000 フィート (610 m) を超えるケーブル配線をサポートするものもあり、これは Ethernet があらゆる種類の銅線で実現できる範囲をはるかに超えています。

1990年代初頭、トーマス・コンラッド社はARCNETプロトコルをベースにしたTCNSと呼ばれる100Mbit/sのトポロジを開発しました。このトポロジはRG-62、ツイストペア、光ファイバーメディアもサポートしていました。^{[8] TCNSは、より安価な}100Mbit/sイーサネットの登場によりARCNETのLANプロトコルとしての一般的な展開が終了する まで、ある程度の成功を収めました。

ただし、ARCNET コントローラはシンプルで堅牢なため、産業、組み込み、自動車のアプリケーションで現在でも販売され、使用されています。

• デバイス帯域幅のリスト

• ARCNET 標準 ATA 878.1-1999
• RFC 1201 ARCNET ネットワークを介した IP トラフィックの送信
• ARCNET リソース センター
• SOHARD Embedded Systems GmbH - ARCNET製品のヨーロッパメーカー
• ARCnet / ARCnet Plus 開発を含む Datapoint の歴史