Por que ainda usamos Ethernet?

Não há dúvida de que a grande maioria dos quadros Ethernet está transportando pacotes IP. Eu sei que existem vários outros protocolos que também podem ser transportados via Ethernet, mas esses também podem ser transportados por IP.

Com as redes Ethernet modernas sendo full-duplex, a Ethernet se transformou efetivamente em uma interconexão ponto a ponto entre um terminal e um comutador, que alterna o pacote com base no destino MAC. Os comutadores L3 fazem a mesma coisa, mas também executam algum roteamento IP.

Como usamos a Ethernet principalmente apenas como um meio de transporte IP, existe alguma razão para ter essa camada extra de sobrecarga L2? Por que não apenas rotear pacotes com base no IP de destino? Suponho que isso estaria quebrando o modelo OSI, até certo ponto, na medida em que L2 deixaria de existir.

Imagine uma tecnologia de camada de link que foi projetada apenas para transportar IP e não tinha nenhuma funcionalidade L2 específica ou cabeçalho próprio. Switches e roteadores continuariam a existir como hoje: os switches seriam "roteadores básicos" (exatamente como os switches L3) e, na maioria das vezes, usam apenas rotas fixas e uma rota padrão. Fluxo de comutação: existe uma rota para este destino? Coloque-o na fila da interface. Caso contrário, cole-o na fila da interface da rota padrão.

Existe algum argumento convincente para manter as coisas como estão?

Como usamos a Ethernet principalmente apenas como um meio de transporte IP, existe alguma razão para ter essa camada extra de sobrecarga L2?

Nomeando alguns protocolos ou recursos comuns que requerem sobrecarga de L2, como Ethernet:

• Spanning-Tree (requer 802.2 LLC)
• ISIS (requer 802.2 LLC)
• Vlans
• ARP (que não é apenas para ethernet)
• Escolhendo entre IPv4 e IPv6
• IEEE 802.11 Wifi (que compartilha muitas funções básicas com a Ethernet 802.3, mas é fundamentalmente um protocolo diferente)

A Ethernet se transformou efetivamente em uma interconexão ponto a ponto entre um ponto final e um comutador, que alterna o pacote com base no destino MAC. Existe algum argumento convincente para manter as coisas como estão?

Você está simplificando demais o argumento para sugerir que a Ethernet é apenas para endereçamento e ponto a ponto. O IEEE 802.3 também abrange a camada física: várias formas de mídia de cobre e fibra, codificação no fio, recuperação de erros, condicionamento de linha e assim por diante. Se você adicionar todas essas funções diretamente no IPv4, agora duplicou muitas funções na Ethernet e o que realmente salvou? Isso também ignora o esforço monumental de padronização e engenharia para incorporá-los diretamente no IPv4 e IPv6. Meu cérebro dói ao pensar como isso funcionaria em um nível prático de qualquer maneira.

No final, o argumento é econômico. Todo o planeta projetou servidores, comutadores, sistemas operacionais etc. Em torno da suposição de uma camada de enlace entre o IP e a codificação do sinal no fio. A Ethernet faz muito por nós, e é extremamente barata porque agora se tornou a tecnologia de interconexão de fato para a maioria dos computadores do planeta. A substituição da Ethernet é algo semelhante à substituição do Congresso dos EUA como um órgão de governo. Pode não ser perfeito, mas é inconcebível fazer qualquer outra coisa neste momento.

É uma pergunta muito boa.

Acho que não vamos nos livrar da Ethernet, pois os links de acesso múltiplo ainda serão necessários indefinidamente.

No entanto, grande parte da rede principal realmente não tem nenhuma utilidade para DMAC / SMAC; portanto, certamente deve haver uma variante "ponto a ponto" da Ethernet com quadro muito mais curto. Em vez dos 18B atuais (DMAC + SMAC + Tipo + FCS), você poderia fazer com 6B (Tipo + FCS).
Essa variante ponto a ponto da Ethernet compensaria muito bem a sobrecarga necessária no núcleo (etiquetas MPLS, tags VLAN), para que o tamanho do quadro do cliente / borda seguisse mais de perto o tamanho do quadro principal. Isso também eliminaria a necessidade de ARP e ND, reduzindo os riscos e simplificando o núcleo.
Tecnicamente, não há razão para que você não possa descartar inteiramente a parte L2 da Ethernet, mas precisará da parte L1, pois o próprio IP não tem especificação de como codificá-lo para qualquer fio. Assim, você pode executar a Ethernet L1 com carga útil L2 (IP) diretamente em cima dela.

Pessoalmente, estou convencido de que, quando chegar a hora de especificarmos um novo cabeçalho Ethernet para usar o EUI64 em vez do EUI48, as pessoas desejarão um sabor ponto a ponto desse protocolo L2. Não acredito que seja 'null L2', pois pelo menos o FCS (Frame Check Sequence) e o tipo de carga útil (IP? MPLS? Ethernet?) Parecem desejáveis.

Eu vou responder isso com uma pergunta absurda ... Por que ainda não usamos o ARCnet ? Ou Token Ring?

Existem (foram e serão) inúmeras tecnologias de camada 2. Para sistemas "desktop", a Ethernet venceu. Por que ainda o usamos ... a resposta mais simples é porque funciona; a tecnologia é simples, barata, robusta e abundante. (leia-se: tecnologia comprovada ) Para constar, existem cartões ATM "desktop" PCI - não vejo um há anos e nunca vi um realmente em uso.

O que você sugere é apenas uma nova tecnologia de camada 2. Desejo-lhe boa sorte em conseguir que o mundo o adote.

[Ok, o token-ring ainda existe, mas é extremamente raro.]

Existe algum argumento convincente para manter as coisas como estão?

Boa pergunta, alguns pensamentos.

1. A compatibilidade geralmente é mais importante que a eficiência.
2. A maioria dos construtores de rede (fora de alguns aplicativos de segurança muito alta) não deseja atribuir estaticamente dispositivos às portas. Portanto, é necessário algum tipo de sistema para localizar dispositivos automaticamente.
3. É útil ter um identificador que identifique uma peça específica de hardware, onde quer que ela esteja conectada.
4. Pelo menos para o IPv4, provavelmente não queremos desperdiçar um endereço IPv4 em todas as portas do switch.

Provavelmente seria possível projetar um protocolo de link que resolvesse de 2 a 4, tendo uma sobrecarga de encapsulamento mais baixa do que o enquadramento Ethernet ou possivelmente nenhuma sobrecarga de encapsulamento, mas não seria um caso trivial dizer "apenas use IP".

E então você ainda precisa convencer as pessoas sobre 1, muita dor ao adotar um novo padrão para um ganho relativamente pequeno.

Aumentar as velocidades e manter o mesmo formato de enquadramento é o caminho de menor resistência. Então é o que acontece.

Ethernet P2P é possível. Mas

• Requer rede L3 completa (cada link usa endereçamento IP fixo)
• A sobrecarga de endereços MAC é sensível a pacotes pequenos e em túneis L2.
• Sobre o desempenho do link. Se o link não for suficientemente rápido, não crie novos protocolos e softwares, faça as mesmas coisas simples 10X mais rapidamente. É como a Ethernet venceu.
• Sobre os túneis L2. Apenas na rede L3, os túneis L2 não têm sentido.
• A unificação é uma coisa boa.