在TCP/IP成为互联网的通用协议的推动力量中，除了军方外，还有一股重要的力量，这就是从20世纪70年代末到80年代初开始出现的局域网（Local Area Network，LAN）。局域网的联网技术是从70年代初伴随着小型机在市场上的日益增多开始出现的，其中一个重要的经济因素是资源共享。当时的打印机、存储设备及其他计算机外围设备价格都很昂贵。当一个科研机构或者办公机构有了好几台小型机后，如果能够让这些小型机通过网络和外围设备连接在一起，就可以实现资源共享，于是局域网技术就发展起来。在这些不同的局域网技术标准的相互竞争中，以太网（Ethernet）最后胜出，而以太网的发明人罗伯特·麦特考夫（Robert Metcalfe）和阿帕网有着深厚的渊源。

1946年出生于纽约市布鲁克林区一个蓝领技术工人家庭的麦特考夫从小因为父亲修理电器的爱好而耳濡目染，迷上了电子工程。1964年从高中毕业后，他被麻省理工学院录取，在获得了工程管理学位后因为父亲的要求又多修了一年课，获得了电子工程专业的学位。这样他花了5年的时间从麻省理工学院获得两个专业的学位。毕业后，因为患有哮喘，他躲过了去参加越战的兵役，于是接着申请了哈佛大学的研究生。尽管他当时对计算机非常感兴趣，但是因为哈佛大学和麻省理工学院都还没有计算机专业，所以他只好申请了与计算机最接近的应用数学专业。

进入哈佛大学后，他发现哈佛大学的校园师生文化与麻省理工学院截然不同。当他向学校提出申请，希望为学校的PDP-10计算机设计一个与阿帕网相连的网络接口时，哈佛大学以他只是一年级的博士生为理由拒绝了他的申请，而是把这项任务承包给了BBN公司。而BBN公司转手把这一项目交给了另一个研究生。这使得麦特考夫深感不满，于是他来到麻省理工学院找到了当时正在负责麦克项目的立克里德的助手，希望获得为PDP-10编写阿帕网接口的工作。立克里德的助手看了他的简历后，不但雇用了他，而且因为他不是麻省理工学院的学生，给了他比当时他的哈佛大学教授还要高的项目雇员的薪水。

他把设计网络接口的过程写成自己的博士毕业论文后，准备在1972年6月份毕业。在答辩前，他联系了好几家公司和学校。尽管他最希望的去麻省理工学院做教授的愿望没有实现，却也获得了去施乐帕洛阿尔托研究中心计算机实验室的研究员职位。20世纪70年代的施乐帕洛阿托研究中心就像80年代的苹果、90年代的微软和2000年后的谷歌，是当时研发计算机信息技术的圣地。原来在计划署担任信息处理技术办公室主任，为阿帕网立项的泰勒当时是该中心计算机实验室主任。但是这一切安排好后，麦特考夫却没有通过在哈佛的博士论文答辩，原因是他的论文只是一些技术堆积，缺乏理论框架。失望之余麦特考夫打电话给泰勒，表示自己因为没有拿到博士学位，可能无法去他那里以博士后的名义工作，没想到泰勒没有介意，反而劝他可以到施乐帕洛阿托研究中心后，边工作边把论文修改完成。1972年6月，麦特考夫如期来到施乐帕洛阿尔托研究中心，开始为中心的一台PDP-10的克隆机研发阿帕网的网络接口^[9]。在这期间，他在哈佛另外找了一个新的导师，这就是在排队论方面颇有声望的计算机系统性能分析专家杰弗里·布尤金（Jeffrey Buzen）。布尤金帮麦特考夫分析了他的博士论文的缺点，指出他需要构想出一个有创新性的理论来完善他的博士论文。

麦特考夫来到施乐帕洛阿尔托研究中心后不久就得知罗伯斯和卡恩他们要在ICCC大会上举办阿帕网用途展示的消息。麦特考夫主动为阿帕网编写了宣传资料，后来克罗克合同雇佣他担任阿帕网的宣传员，到美国各地进行宣传工作。麦特考夫于是经常去华盛顿特区出差，在克罗克家里过夜。有一次，他在克罗克家的沙发上睡觉前，翻阅一些茶几上的读物时，发现了一份1970年的美国联邦信息处理协会（AFIPS）的会议论文汇编，其中一篇是艾布拉姆森等人所写的描述ALOHAnet原理的文章。麦特考夫很快就发现了艾布拉姆森的网络模型的缺点。艾布拉姆森假设网络上的用户有无限多，而且每个用户占用信道的时间呈泊松分布，这是经典的排队论假设。可是在实际应用中，一个局域网络的用户可能最多只有几十个。还有就是艾布拉姆森假设用户在发送信息后，如果没有获得回应，就会不停地随机继续发送。但在实际应用中，一个用户在发送信息后一般会持续等待，直到得到回应后才会继续发送^[10]。在发现了这两个假设的问题后，麦特考夫索性按图索骥，在自己的毕业论文里照抄了艾布拉姆森分析ALOHAnet网络传输性能的分析方法[²²]。不过在分析过程中，麦特考夫将每一个用户随机等待的时间变为延迟等待。也就是说，当用户发现自己传输的信息与其他用户产生冲突时，随机等待很短的时间，然后继续尝试发送，如果还是有冲突，这就意味着网络用户比较多，那么该用户就随机等待比较长一点的时间再发送。就这样，通过添加一个不断延长随机等待的时间的参数，麦特考夫将ALOHAnet的网络峰值期间用户只有17%的发送机会比例提高到以太网用户的99%发送机会比例，因为后者通过不断延长的等待时间使得整个信道的拥挤度得到有效的控制。尽管麦特考夫只是添加了一个参数，他的导师布尤金作为排队论的专家显然发现了这一新参数的价值，于是他的毕业论文答辩获得通过^[11]。

1973年在麦特考夫通过了博士论文答辩的同一个月，施乐帕洛阿尔托研究中心开始了研制个人计算机Alto的项目。这台具有键盘、鼠标、图形显示和可移动存储介质的个人计算机后来成为苹果公司的乔布斯和微软的盖茨的灵感源泉。麦特考夫被要求为这台计算机设计一个局域网，让网络内的计算机除了可以相互通信外，还可以联网使用激光打印机以及与阿帕网相连等。当发现激光打印机在打印一张A4纸的信息时需要每秒钟2500万字位（相当于3兆字节）的数据量，而当时速度最快的网络只有19.2千比特的数据传输量后，麦特考夫意识到需要设计一种新的传输标准来大幅提高传输速度。因为正好完成毕业论文，他满脑子里都是ALOHAnet的模型，于是这一新的网络标准与ALOHAnet的原理变得非常类似。只是因为当时无线信号传输技术所能达到的速度太低，所以麦特考夫决定使用总线（Bus）架构的有线网。在同事的建议下，他使用了当时有线电视所采用的同轴电缆作为传输介质。因为这种电缆不但可以提供很快的传输速度，而且价格便宜，购买方便。最重要的是如果需要接入或者拿掉一台联网计算机，可以使用T形插接头。麦特考夫给这一新的网络标准起名为以太网（Ethernet）。

在麦特考夫设计的以太网里每一台需要联网的计算设备都具有一个全球唯一的标签地址，这个地址的正式名称为“介质访问控制”（Media Access Control，MAC）^[12]。然后每台设备都通过同轴电缆网线与同一个局域网内其他设备实现互联^[13]，这样当一台设备通过网络给另一台设备发送信息时，只要将自己和对方的MAC地址以固定格式放在要发送的数据包里，然后像无线电网络一样，通过侦听/发送的方式来发送就可以了。在出现信道冲突时，麦特考夫采取了前面提到的延迟等待时间的方式来减少冲突概率。

为了提高研发速度，麦特考夫从斯坦福招聘来一个研究生作为他的助手来共同研制以太网，这就是从普林斯顿大学毕业，正在斯坦福大学读博士的大卫·博格斯（David Boggs）。如果说麦特考夫为以太网提供了理论模型的话，博格斯则是以太网的具体建造者。他们两人在1973年研制出的第一个进入工作状态的以太局域网共有256个节点，最远设备连接长度为1000米，传输速度可以达到2.94兆字节，相比之下，当时阿帕网的传输速度只有50千字位。

不过麦特考夫和博格斯在施乐帕洛阿尔托研究中心研制出的以太局域网并不是最早的局域网。大约在两年前，加州大学厄文分校的教授大卫·法布尔（David Farber）已经研制出了一种跟以太网设计和原理完全不一样的令牌环局域网（Token Ring LAN）。

1970年加州大学厄文分校跟当时很多大学一样，已经陆续添置了好几台小型机，如何将它们连接在一起来共享打印和存储设备成为一个有意思的课题。法布尔研制出的令牌环局域网是用一根传输总线将所有需要联网的计算机和外围设备都连接起来，形成一个环形。每个设备分配一个二进制8位数长的地址，并且知道与它相临设备的地址参数。总线上有一个空信息帧不断沿着一个方向从一台设备传递到下一台设备。如果有一台设备要发送信息，它要等空帧到来，空帧到达后，该设备就将其设置为非空，或者说插入一个“令牌”，然后在帧里装上要发送的信息和接收方的地址。当接受设备接收到信息后，读出信息并将令牌重新设置为0，以便该帧可被其他设备重复使用，随后将空帧发送给下一个设备。就这样如此反复，实现联网设备之间的信息传递。

1971年法布尔的令牌环局域网进入运行后，速度达到每秒2.3兆字节，虽然比麦特考夫他们的以太网稍慢一点，准确性和效率却更高。另外，令牌网也是一个分布式系统，不需要中心调节装置，所以每一个新入网的计算机只需要一个入网的界面，成本只有600美元，这一点让法布尔非常满意。1975年加州大学厄文分校的令牌环局域网已经可以连接5台小型机以及打印机、磁带存储机等外围设备，而法布尔也已经将他的“业余项目”的研究结果在好几篇学术论文中发表。

尽管法布尔对他的令牌环局域网技术的商业化不感兴趣，他的研究成果却产生了很大的影响，成为争相模仿的对象。其中包括英国剑桥大学的改进版令牌环局域网，它是将一个字元的令牌改成多个字元，这样可以一次传输多条信息等。在这些众多的改进和提高中，对后来的局域网影响最大的是麻省理工学院的教授杰若尔·扫泽（Jerome Saltzer）和研究员肯尼斯·培格林（Kenneth Pogran）两个人对令牌环局域网拓扑结构的改进。

扫泽和培格林在麻省理工学院分别复制了以太网和令牌环局域网的设计并对两种技术进行了比较。他们发现尽管令牌环局域网的可靠性比以太网要高，这两种网络的拓扑结构都有一定的缺陷，这就是随着入网计算机及外围设备的增多，网络的传输可靠性、安装以及管理都将面临严重困难。设想如果把一栋办公楼的所有计算设备通过一条总线连在一起的话，因为设备之间连接的长度不一，信息的传输速度会受到影响。当联网设备增多后，肯定会出现各种原因的网络传输中断问题，这时查找中断点将成为一个具有挑战性的工作，因为需要从一个设备开始按照连接顺序逐段测试。

于是扫泽和培格林提出了星状（Star-Shaped）连接的布线结构来优化这两种局域网的拓扑结构。星状连接的特点是每一个设备都首先连接到一个被称为集线器（Hub）的中心设备上（一般通过双绞线电缆连接），然后再通过这个设备连接到其他设备上，这样可以通过一个集线器来检测和控制所有联网的设备。扫泽和培格林对局域网布线方式的改进为局域网的进一步发展提供了更有效的管理方式。各种令牌环局域网的研究人员很快采取了他们的建议，改进了其布线结构，但是麦特考夫他们却没有立即跟进，因为有一个成本因素。施乐的办公系统的设计目标是局限在一个办公室内的少数几台个人计算机和打印设备，所以使用总线方式的连接成本最低。如果使用集线器的话，需要增加额外的成本和复杂度。所以一直等到20世纪80年代中期当以太网随着IBM个人计算机的普及也开始普及后，以太网的总线方式联网的种种弊端才开始显露出来，那时星状布线和集线器才开始成为以太网的网络架构主流。

1979年年初，身在硅谷的麦特考夫受到当时乔布斯等硅谷创业人的创业经历的鼓舞，决定从施乐帕洛阿尔托研究中心辞职，开始自己创业^[14]，不久机会来临。麦特考夫辞职后回到麻省理工学院为麦克项目衍生出的计算机科学实验室做技术咨询。不久，他就迎来了为DEC公司的高登·贝尔（Gordon Bell）做技术咨询的机会^[15]。在一次与贝尔的会谈中，前者问他愿不愿意为DEC设计一套跟施乐的局域网类似，但是没有相连知识产权的新的局域网产品。麦特考夫当时没有答应，不过他建议DEC可以考虑和施乐进行合作。因为当时DEC使用施乐的标记引擎生产打印机，而施乐则使用DEC的小型机来生产大型复印机，所以麦特考夫主动撮合双方的合作。他起草了一份表示合作意向的信，让贝尔签名后寄给了施乐公司相关的负责人。不久，施乐公司就回信表示愿意商谈合作事宜。(www.daowen.com)

这件事过去不久麦特考夫在给美国国家标准局做技术咨询时又遇到了英特尔公司的人，此人正在标准局为英特尔的新PMOS芯片生产流程寻找应用机会。麦特考夫通过这个人与葛洛夫和他的助手联系上，邀请英特尔也加盟DEC和施乐的联合项目，为新的局域网设计一款以太网芯片，并且三方一起努力将以太网申请成为局域网的标准传输协议，于是英特尔公司也加入进来。这三个公司在麦特考夫的撮合下在1979年6月组成了所谓DIX联盟（DEC-Intel-Xerox）。麦特考夫也在1979年6月4日注册了一个名为三联（3Com）的公司，准备在时机成熟时专门从事以太网相关技术产品的生产和销售。

麦特考夫注册三联公司后编写了一份详尽的商业计划书，将准备开发的各种以太网产品都涵盖了进去，用他自己的话说，相当于把三联、思科和升阳等公司的产品线整合到了一起^[16]。1980年9月DIX联盟公开发表《以太网规格蓝皮书》（The Blue Book Spec of Ethernet）后，麦特考夫开始用这份商业计划书寻找风投公司为他的新公司投资。有了这三大公司对未来以太网兼容设备市场前景的背书和自己在业界的名声，麦特考夫在1981年2月以公司1/3的股权为交换筹集到了110万美元。不过局域网的竞争这时并未结束，因为重量级的选手IBM才刚刚开始介入。

为了让以太网成为局域网的标准传输协议，DIX联盟和麦特考夫在1979年秋天申请创立了IEEE 802筹备委员会，准备将以太网制订为局域网的标准协议。1980年2月IEEE 802标准委员会在旧金山的水手酒店（Jack Tar Hotel）召开第一次会议，根据DIX提供的《以太网规格蓝皮书》商讨技术细节问题。但是麦特考夫他们的行动不久就引起了其他竞争者的注意，其中IBM和通用汽车的反应最强烈。尽管当时IBM还没有成熟的产品，为了不让DEC、施乐和英特尔联手在局域网领域占领先机，还是向IEEE 802委员会提出了自己的令牌环局域网传输协议。另一个竞争对手通用汽车的理由是它作为局域网用户需要一套满足自己需求的局域网标准，以太网不符合它的技术标准，于是它提出了令牌总线（Token Bus）局域网协议^[17]。DIX和麦特考夫为了与IBM抗争，联合了欧洲的西门子公司。经过一番明争暗斗，为了平衡各方面的要求，1982年12月IEEE 802委员会干脆一口气制订了三种标准协议，这就是802.3以太网协议、802.4令牌总线协议和802.5令牌环协议。

有讽刺意味的是尽管IBM试图遏制麦特考夫的DIX联盟，对麦特考夫的公司采取了拒不合作的态度，麦特考夫却已经根据IBM个人计算机的公开架构设计出了以太网卡，并在1982年9月将这一网卡推向市场。于是麦特考夫的三联公司强行搭上了IBM个人计算机这趟世纪快车，和微软以及英特尔一样通过占领IBM个人计算机所催生的企业办公局域网市场而迅速发展起来。而IBM的令牌环局域网在1985年才进入市场，结果在市场占有率和技术方面，一开始就处于落后状态。由于大规模生产效应导致的成本降低，以太网最终依靠低成本和高普及率将IBM的令牌环局域网技术挤出了局域网市场。通用汽车早先推出的令牌总线协议则因为各种原因导致失败而早早退出市场。

局域网市场从1979年开始进入高速发展阶段。1984年市场上已经出现了70多家提供局域网解决方案的公司。在这些公司中，除了麦特考夫的三联公司通过提供支持以太网协议的以太网卡和其他网联设备而迅速发展起来外，地处犹他州的网威（Novell）也是发展速度较快的公司。网威的主要产品NetWare与犹他州杨百翰大学的艾林研究所（Eyring Research Institute）的几个学生有着密切关系^[18]。

网威公司起初把产品定位在开发企业使用的多微处理器小型机，以及包括个人计算机、显示器、打印机在内的一整套连接在一起的办公服务解决方案上。这一产品策略和施乐以及当时很多创新计算机公司的策略非常类似。通过这种方式，个人计算机既可以作为单独的计算机使用，又可以作为连接小型机的终端。在起步阶段，网威把研发重点放在显示器、打印机、个人计算机等外围产品上，试图用这些产品产生的利润来支持小型机的开发。但是20世纪80年代的美国电子产业已经受到了来自亚洲四小虎的压力，显示器、打印机等电子产品的价格呈现出不断下降的趋势。网威的两个创始人认为犹他州的人工成本低，所以可能在价格上占优势，但等公司进入运营后才发现并非如此。因为骑虎难下，公司管理层决定索性提高产品的性能和特色，走高端市场的路线，给他们的个人计算机添加了当时所有其他个人计算机都没有的硬盘设置。可是硬盘的价格又太高，如果每一台个人计算机都配备硬盘，那么整个解决方案的价格过于高昂。于是为了节约成本，他们决定把硬盘只安装在一台计算机上，然后通过联网的方式，让其他的个人计算机可以分享这一块硬盘。为了尽快完成硬盘共享方案的软件开发，网威管理层从附近的艾林研究所通过合同雇佣了德鲁·梅杰（Drew Major）等4个人来开发这一联网补救方案。这一歪打正着的产品策略调整和补救方案使得网威进入到了局域网市场，几年后成为局域网软件产业最大的公司，而这4个人也因为对这一技术前景的信心而在公司濒临破产的情况下仍然留在了网威公司，最终使网威通过这一技术成功转型。

网威分享硬盘的最初设计方案是把硬盘根据共享计算机的数目划分成相应的区域，然后将每一块区域的控制权交给相应的联网计算机，这样每一台联网计算机都可以把远程的硬盘看作自己的操作系统下的一块硬盘来使用，只不过连接方式是通过网线。这一解决方案被称为硬盘服务器（Disk Server）方案。硬盘服务器方案的好处是设计简单，容易实现。缺点是如果两台计算机使用的是不同的操作系统，那么需要在双方的计算机上都安装数据交换程序来解决这一问题。而当时的个人计算机除了流行的CP/M以及DOS外，还有很多其他品牌的个人计算机的数不清的CP/M修改版。结果这种方案使得开发小组需要编写的数据交换程序的数目呈指数增长，原来简单的解决方案不再简单，好在起初网威的业务量不大，所以他们可以根据客户的不同操作系统配置编写交换程序。

三联在与网威进行产品竞争时也提供了类似的解决方案，不过是根据联网计算机的不同操作系统的数目来分割，每一台计算机可以直接访问与自己的操作系统相同的分区。硬盘服务器负责将不同分区的数据进行实时相互复制，这样可以减少编写数据交换程序的数目。这一解决方案是建立在硬盘比内存成本更低的基础上的。

更成熟的解决方案是网威后来的文件服务器（File Server）方式。这种方式让计算机之间不是通过直接控制硬盘来交换数据，而是通过文件服务器提供的程序调用来进行数据交换，这样可以把局域网的网络互联转化成一个操作系统之上的普通程序应用，底层硬盘的控制仍然由文件服务器的操作系统负责。这种方法的数据传输效率没有硬盘服务器高，但是随着个人计算机运算速度的提高，它在不同的操作系统之间进行网络数据交换的优势就显示出来，因为程序员不必再为每一对不同的操作系统之间的通信进行编程了。网威的这一解决方案后来被其他公司纷纷效仿。

尽管网威意识到了这个能够连接局域网的软件是它最有可能取得成功的产品，但公司的资金却面临枯竭。幸运的是在1982年的Comdex展示会上，58岁的有拯救企业圣手之称的雷蒙德·诺达（Raymond Noorda）发现了网威的潜力，于是决定为其筹资并加入。

诺达出生在犹他州的一个摩门教家庭，从二战退役后转入犹他大学学习，获得电子工程的学士学位后加入了通用电气。在通用电气工作时，他从工程师转为销售又转为用当时最先进的计算机技术控制生产的部门经理和主管。凭借着在计算机生产控制方面的管理经验，他在1970年跳槽到为通用电气提供生产控制计算机的濒临破产的通用自动（General Automation）公司担任了副总裁，在4年半的时间里使公司扭亏为盈。从通用自动出来后，诺达又陆续加入了好几个计算机公司，负责咨询和扭亏为盈的工作，在业界颇有口碑。在看中了网威的产品前景后，诺达筹集了130万美元的资金，其中包括他自己投入的12.5万美元，获得了网威1/3的股份，成为网威的总裁。

诺达上任后很快将网威的发展方向从硬件转为软件，为局域网开发适用于个人计算机的网络管理软件，并建立了与三联的合作关系，使用后者的网卡作为其硬件基础。在这一阶段网威开发出的最重要的产品就是一度占据局域网管理软件市场主导地位的操作系统软件NetWare^[19]。

NetWare的原型就是硬盘服务软件，不过后来经过几年的完善，在功能和性能方面都变得十分强大。当处于局域网中的个人计算机安装了NetWare并运行后，就可以让局域网内的任何机器使用服务器上的文件和办公自动化软件。一开始NetWare只能管理局域网内CP/M或者是微软DOS操作系统下的个人计算机，后来网威开发出了适用于任何PC兼容机、苹果计算机和各种网卡品牌的NetWare版本，将NetWare作为独立的软件产品进行推广。这一举措使得网威的网络服务器市场从1984年的5万台迅速攀升到1987年的20万台，成为市场占有率最高的网络软件公司。网威的局域网解决方案在20世纪八九十年代一直占据统治地位，直到1999年微软通过更加易用的图形界面使得视窗2000服务器操作系统取代了网威的这一地位。