Alors que le monde de l’IT célèbre cette semaine le 50e anniversaire d’Ethernet, cette technologie s’adapte à l’évolution des demandes de réseaux aussi variées que l’IA et la réalité virtuelle. Les cas d’usages sont tout aussi différents avec des applications dans les domaines du spatial, des télécommunications et de la défense.
Depuis son invention par Bob Metcalfe et David Boggs en 1973, Ethernet n’a cessé de se développer et de s’adapter pour devenir le protocole de couche 2 le plus utilisé dans les réseaux informatiques de tous les secteurs. Preuve de l’importance de cette invention, fin mars, Bob Metcalfe a ainsi reçu le prix A. M. Turing – considéré comme le prix Nobel pour l’informatique – décerné par l’Association for Computing Machinery pour l’invention et la commercialisation d’Ethernet. Cette semaine, Ethernet célèbre donc son 50e anniversaire cette semaine et prouve encore sa valeur après tant d’années d’existence. Pour l’anecdote, Bob Metcalfe a déterminé le jour exact de la naissance d’Ethernet au 22 mai 1973. C’est ce jour-là qu’il a fait circuler un mémo intitulé Alto Ethernet. Il contenait un schéma approximatif du fonctionnement d’Ethernet. « C’est la première fois que le mot Ethernet apparaît », expliquait alors M. Metcalfe dans une interview donnée à Wired en novembre 1998. De son côté David Boggs, plus pragmatique, propose une autre date pour la genèse d’Ethernet : le 11 novembre 1973, le premier jour où le système a réellement fonctionné.
Aujourd’hui, Ethernet s’est largement démocratisé comme en témoignent plusieurs spécialistes IT. « Pour moi, l’aspect le plus intéressant d’Ethernet est son universalité, ce qui signifie qu’il a été déployé littéralement partout, y compris sous les océans et dans l’espace. Les cas d’utilisation continuent de s’étendre avec de nouvelles couches physiques, par exemple Ethernet à haut débit pour les caméras dans les véhicules », indique Andreas Bechtolsheim, cofondateur de Sun Microsystems et d’Arista Networks, aujourd’hui président du conseil d’administration et directeur du développement d’Arista. « Le domaine le plus important d’utilisation d’Ethernet à l’heure actuelle est celui des grands centres de données cloud, qui a connu une forte croissance, y compris pour l’interconnexion de clusters AI/ML également en fort développement », ajoute M. Bechtolsheim.
Un rôle primordial durant la pandémie
La flexibilité et l’adaptabilité sont des caractéristiques importantes de cette technologie qui, selon lui, « est devenue la réponse par défaut pour tout réseau de communication, qu’il s’agisse de connecter des appareils électroniques ou des ordinateurs, ce qui signifie que dans la plupart des cas, il est inutile d’inventer encore un nouveau réseau ». Lorsque le Covid-19 a frappé, Ethernet a joué un rôle important dans la réactivité des entreprises, a déclaré Mikael Holmberg, ingénieur système chez Extreme Networks. « Il suffit de se souvenir du passage soudain au travail à distance, pour s’apercevoir qu’Ethernet a sans aucun doute joué un rôle central dans la capacité à faire travailler les employés malgré la distance », affirme-t-il.
Un état de fait qui a exercé une pression sur les fournisseurs de services de communication et les a poussés à augmenter leur bande passante. « Cette demande était motivée par le travail à distance des employés des entreprises, la transition des étudiants vers l’enseignement en ligne, et même la forte augmentation du jeu en ligne en raison des contraintes de distanciation sociale », a déclaré M. Holmberg. « Grâce à Ethernet, la technologie de base utilisée pour Internet, les individus ont en fait pu réaliser une variété de tâches de manière efficace sans quitter le confort de leur habitation ».
Du spatial au fond de l’océan
Ce développement à grande échelle et les vastes écosystèmes bâtis autour d’Ethernet ont conduit à des applications uniques en leur genre, depuis son utilisation dans la Station spatiale internationale (ISS) à la recherche océanique, en passant par les derniers avions de chasse F-35 de Lockheed-Martin et les chars d’assaut Abrams de General Dynamics. Ethernet est utilisé dans l’exploration spatiale depuis plus de 20 ans, notamment avec la station spatiale, les satellites et les missions sur Mars, comme l’a rappelé Peter Jones, président d’Ethernet Alliance et ingénieur chez Cisco. « Il facilite une connectivité transparente entre les sous-systèmes essentiels à la mission, tels que les capteurs, les caméras, les commandes et la télémétrie à l’intérieur des véhicules et des appareils, comme les satellites et les sondes. Il s’agit également d’un élément clé des communications sol-espace et espace-sol ».
En remplaçant plus efficacement les anciens protocoles CAN (Controller Area Network) et LIN (Local Interconnect Network), Ethernet est devenu l’épine dorsale des réseaux embarqués, selon M. Jones, y compris les voitures et les drones. « Les véhicules aériens sans pilote (UAV) et les véhicules sous-marins sans pilote (UUV) pour la surveillance environnementale des conditions atmosphériques, des marées et des températures, ainsi que les systèmes autonomes de surveillance et de sécurité de la prochaine génération reposent tous sur Ethernet », ajoute Peter Jones.
Le développement d’Ethernet se poursuit
Pour John D’Ambrosia, président du groupe de travail IEEE P802.3dj, qui développe la prochaine génération de signalisation électrique et optique d’Ethernet, la valeur future du protocole se reflète également dans la quantité de ressources de haut niveau consacrées à la poursuite des travaux techniques destinés à améliorer ses caractéristiques. « Je trouve fascinant d’observer le développement et la manière dont Ethernet réunit l’industrie pour résoudre les problèmes. Cette coopération dure depuis très longtemps et ne fera que se renforcer avec le temps », affirme-t-il. Le débit maximal toujours croissant d’Ethernet retient bien sûr l’attention, mais d’importants efforts sont également consacrés à développer et améliorer des débuts plus bas de 2,5 Gbps, 5 Gbps et 25 Gbps pour développer un vaste marché, pour le moins. Selon Sameh Boujelbene, vice-président des recherches sur le marché des commutateurs Ethernet pour datacenters et campus du cabinet d’études Dell’Oro, neuf milliards de ports de commutateurs ont été livrés au cours des deux dernières décennies, pour une valeur de marché totale de plus de 450 milliards de dollars. « Ethernet a joué un rôle essentiel dans la facilitation de la connectivité et la connexion des objets et des dispositifs dans un large éventail d’industries, mais surtout dans la connexion des personnes dans le monde entier », indique-t-il.
Sur son site, l’IEEE dresse la liste des extensions futures : interconnexions optiques à courte portée basées sur des longueurs d’onde de 100 Gbps ; clarifications sur l’horodatage du protocole PTP (Precision Time Protocol) ; Automotive Optical Multigig ; prochaines étapes de l’écosystème à paire unique ; 100 Gbps sur des systèmes DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ; 400 Gbps sur des systèmes DWDM ; proposition d’un groupe d’étude pour le cuivre 10G+ automobile ; et Ethernet 200 Gbps, 400 Gbps, 800 Gbps, et 1,6 Tbps. « Le portefeuille Ethernet continue de s’étendre, englobant des vitesses plus élevées et des avancées révolutionnaires telles que l’alimentation par Ethernet (PoE), Ethernet à paire unique (SPE), la mise en réseau sensible au temps (TSN), et bien d’autres encore », déclare M. Boujelbene. (SPE définit un moyen de gérer la transmission Ethernet via une seule paire de fils de cuivre. TSN est un moyen standard de fournir une livraison déterministe et garantie des données sur un réseau).
L’importance cruciale de la latence
À mesure que les services cloud, y compris la réalité virtuelle (VR), progressent, la gestion de la latence devient d’une importance capitale, a déclaré Mikael Holmberg. « La résolution de ce problème impliquera probablement l’utilisation d’Ethernet couplé au Precision Time Protocol, pour évoluer vers une technologie de connectivité avec des objectifs de latence définis ». La prise en charge de systèmes distribués à grande échelle, où la synchronisation des opérations est essentielle, exige une précision temporelle de l’ordre de centaines de nanosecondes. « Le secteur des télécommunications en est un excellent exemple, en particulier dans le domaine des réseaux mobiles 5G et à terme 6G », ajoute-t-il.
Les réseaux Ethernet avec une latence prédéfinie pourraient également profiter aux réseaux locaux des entreprises, en particulier pour répondre aux exigences de technologies telles que l’IA, mais aussi pour synchroniser les GPU dans les centres de données. « Par essence, l’avenir d’Ethernet semble lié aux paradigmes technologiques émergents, dont il façonne le fonctionnement et l’évolution », poursuit Mikael Holmberg. Selon John D’Ambrosia, la mise en place d’infrastructures de calcul pour l’IA ou le développement d’applications sera également un domaine clé de l’expansion d’Ethernet. L’IA nécessite de nombreux serveurs avec des connexions à faible latence, « l’interconnexion à haute densité devient donc un enjeu majeur. Pour être plus rapide, la latence devient une question centrale, car il faut utiliser la correction d’erreur pour obtenir des performances de canal supplémentaires. Il y a beaucoup de problèmes à ce niveau ».
Le cloud et l’IA générative nécessitent d’investir dans Ethernet
Les futurs services pilotés par l’IA, en particulier l’IA générative, nécessiteront d’énormes investissements dans l’infrastructure avec Ethernet en couche de communication fondamentale, a déclaré M. Jones. L’IA et le cloud sont les catalyseurs de la croissance continue des services attendus des équipements et du réseau, a ajouté M. Jones. « Ces nouveaux outils continueront de propulser l’évolution de la consommation technologique dans l’environnement de travail et en dehors », poursuit-il. Même l’expansion des réseaux sans fil nécessitera une exploitation accrue d’Ethernet. « Pour commencer, il n’y a pas de réseau sans fil sans câblage. Tous les points d’accès sans fil nécessitent une infrastructure câblée », a rappelé Greg Dorai, vice-président senior de Cisco Networking. « Et les datacenters à grande échelle qui alimentent le cloud, l’IA et d’autres technologies d’avenir sont tous connectés entre eux par des câbles et de la fibre, qui reviennent tous vers des commutateurs Ethernet ».
La nécessité de réduire la consommation d’énergie est également à l’origine du développement de la technologie. Un Ethernet économe en énergie doit par exemple couper certaines liaisons lorsque le trafic est faible, a déclaré George Zimmerman, président du groupe de travail IEEE P802.3dg 100Mb/s Long-Reach Single Pair Ethernet Task Force. Cela comprend la connexion des automobiles, pour lesquelles le trafic réseau est asymétrique ou intermittent. « L’efficacité énergétique est un élément important dans tous les domaines d’utilisation d’Ethernet », a-t-il déclaré. Cela concerne de plus en plus les systèmes de contrôle industriel et d’autres technologies opérationnelles.
« La base du monde de l’ingénierie »
Du fait de cette omniprésence, un grand nombre de professionnels de l’IT sont formés à l’utilisation d’Ethernet, ce qui le rend intéressant dans des secteurs qui continuent pour l’instant d’utiliser des protocoles propriétaires. Ainsi, plutôt que de s’appuyer sur un groupe relativement restreint de personnes familiarisées avec ces protocoles, les entreprises peuvent puiser dans un groupe beaucoup plus large et s’appuyer sur des décennies de développement d’Ethernet. « C’est ainsi qu’Ethernet devient la base sur laquelle le monde de l’ingénierie est construit », a déclaré M. Zimmerman.
Ce statut permet d’envisager un développement continu de la technologie et une expansion de ses utilisations. « Quel que soit l’avenir, la technologie Ethernet de Bob Metcalfe sera là pour tout connecter, même si c’est sous une forme que même Bob ne reconnaîtrait pas », se réjouit Greg Dorai. « Qui sait ? Mon avatar, entraîné à dire ce que je veux, voyagera peut-être par Ethernet pour participer à une conférence de presse à l’occasion du 60e anniversaire ».