14. Dezember
„I think that I shall never see
A graph more lovely than a tree.
A tree whose crucial property
Is loop-free connectivity.
A tree that must be sure to span
So packets can reach every LAN.
First, the root must be selected.
By ID, it is elected.
Least cost paths from root are traced.
In the tree, these paths are placed.
A mesh is made by folks like me,
Then bridges find a spanning tree.“
— Algorhyme, Radia Perlman
Mittwochs stellen wir in unserem Adventskalender (meist unbekannte) Pionierinnen der Wissenschaft vor. Nach den ENIAC-Frauen
rücken wir heute Dr. Radia Perlman ins Licht. Perlman wird wird von einigen auch als “Mutter des Internets” bezeichnet wird – einen Titel, den sie selbst als zu hoch gegriffen ablehnt – und ohne die unsere vernetzte Welt so nicht denkbar gewesen wäre.
Der magische Wunderkasten
Radia Perlman wurde 1951 geboren und wuchs in New Jersey auf. Neben der High School belegte sie auf drängen eines Lehrers als einzige weibliche Schülerin einen Programmierkurs am Stevens Institute of Technology, wenn auch zunächst ohne größere Begeisterung. Während des Mathematikstudiums am MIT beschäftigte sie sich für einen Physikkurs intensiver mit Programmierung und fand so auch einen beruflichen Einstieg als Netzwerk-Ingenieurin.
Eine ihrer Erfindungen ist das Spanning-Tree Protokoll, welches noch immer in Netzwerkstrukturen verwendet wird. Die Erfindung kam zustande, nachdem ein Vorgesetzter ihr eines Freitags den Auftrag gab, eine „Magic Box“ zu entwerfen, die zwischen zwei Ethernets geschaltet werden sollte, um die Kommunikation zwischen beiden Seiten zu ermöglichen. Der Wunderkasten sollte verhindern, dass Loops entstehen, und er musste sich nahtlos an Änderungen in der Netzwerkarchitektur anpassen. Außerdem sollte die Menge an Speicher, die zum Ausführen benötigt wird, immer konstant sein.
Nach anfänglichen Zweifeln war Perlman schon am folgenden Dienstag fertig. Die Schlüsselerkenntnis hinter der Lösung entsprang einer Art Metapher: Man stelle sich das Netz nicht als eine Reihe von Briefkästen oder Datenautobahnen vor, sondern als einen Baum. Perlman entwarf den Spanning-Tree-Algorithmus, der Ethernet von dem ursprünglich nur begrenzt skalierbaren Ein-Draht-CSMA/CD-Protokoll in ein Protokoll verwandelte, das auch große Clouds bewältigen kann. Das Gedicht “Algorhyme” oben beschreibt, wie das Spanning-Tree-Protokoll funktioniert. Später verbesserte sie das auf Spanning Tree basierende Ethernet durch die Entwicklung von TRILL (TRansparent Interconnection of Lots of Links), mit dem Ethernet die Bandbreite optimal nutzen kann. Ihr Lehrbuch Interconnections machte aus dem undurchsichtigen Feld der Netzwerkprotokolle eine Wissenschaft.
Hör- und Sehtipp
Erfahren Sie mehr über Dr. Radia Perlman im Podcast “Hidden Heroes”. In Episode 2 geht es genau um die “Magic Box” und die Erfindung des Spanning Tree Protokols.
Außerdem möchten wir Ihnen die Aufzeichnung eines Vortrags von Radia Perlman für das Nationale Forschungszentrum für Angewandte Cybersicherheit ATHENE empfehlen. In der Reihe “Women in Cybersecurity” sprach sie über das Thema “How to build an insecure system out of perfectly good cryptography”.