réseau ethernet

Les RESEAUX

Réseau ETHERNET

Yonel GRUSSON 3

• Le réseau Ethernet prend ses origines dans le RESEAU ALOHA à la fin des année 60.

• Réseau radio développé au sein l'université d'Hawaï par Norman Abramson et son équipe pour la communication entre les îles.

• Système développé par METCALFE et BOGGS sous le nom d'ETHERNET au sein de Xerox.(METCLAFE futur fondateur de 3COM)

Présentation

Yonel GRUSSON 4

– Réseau local initialement conçu par Xerox en 1970, puis par le groupe DIX (Digital, Intel, Xerox) en 1978 pour sa diffusion

– Plusieurs versions• Ethernet V1 en 1980• Ethernet V2 en 1982 • Normalisation IEEE 802.3 (1985)

– Evolutions des spécifications de départ• câblage (coaxial épais, coaxial fin, paire torsadée –2

puis 4 paires, fibre optique) • débit (10 Mbs –en perte de vitesse-, 100 Mbs –

actuellement le plus utilisé-, 1 Gbs –l'avenir proche- et 10 Gbs)

• Du Half-Duplex vers le Full-Duplex

Présentation

Yonel GRUSSON 5

• Les éléments de l'Ethernet initial

• Les différents Ethernet à 10 Mbit/s

• Les débits supérieurs à 10 Mbit/s

• Les spécifications techniques d'un réseau Ethernet

• Ethernet et la norme IEEE 802.3

• Les matériels d'interconnexion

Plan

ETHERNETETHERNET

1- Les éléments de l'Ethernet initial

Yonel GRUSSON 7

Éléments du réseau

Câble coaxial

Câble de liaison

transceiver

Bouchon de

terminaison

• Le réseau est organisé en segments • Segment Ethernet câble jaune

Yonel GRUSSON 8

Raccordement des segments

Répéteur

Yonel GRUSSON 9

Raccordement des segments

Transceiver (MAU)

Connecteur 15 broches

Répéteur

Segment de câble Coaxial épais

Carte d'interface Ethernet

Câble detransceiver

(AUI)

Yonel GRUSSON 10

Couche Physique

– Ligne de communication = le BUS

• câble coaxial (câble jaune)

• bouchons de terminaison

– ferme le coaxial sur son impédance

caractéristique

– évite les réflexions d'onde


Yonel GRUSSON 11

Couche Physique– Raccordement au bus

• carte réseau Ethernet sur la station• câble de liaison (AUI = Attachment

Unit Interface) - Indépendant du support

– relie la carte réseau Ethernet au TRANSCEIVER (attachement AUI)

– comprend 4 paires (émission, réception, collision, alimentation)


Yonel GRUSSON 12


• TRANSCEIVER (MAU = Medium Access Unit) pour générer le signal sur le réseau

– connexion au câble coaxial par prise vampire

– envoie sur le coaxial les données présentes sur la ligne émission du câble de liaison


Yonel GRUSSON 13


• TRANSCEIVER

– reçoit les données transmises sur le coaxial et les fournit sur la ligne réception du câble de liaison

– détecte les collisions (superposition de signaux) et en informe la station sur la ligne collision du câble de liaison


Yonel GRUSSON 14

Couche Physique

– Connectique• câble de liaison (Drop cable) :prise DB 15 • câble coaxial :prise vampire

– Transmission en bande de base (code Manchester)


Yonel GRUSSON 15

Mais…• Pas de notion de priorité• Pas de gestion des erreurs• Pas de Full-Duplex• Pas de contrôle de séquencement• Pas de régénération du signal par les

stations• Non déterministe


Yonel GRUSSON 16

Couche Liaison– Chaque station a une adresse unique = @

MAC– Méthode d'accès à compétition

• écoute du canal: CSMA = Carrier Sense Multiple Access

• détection de collisions: CD = Collision Detection

– Protocole utilisé• sans connexion• sans acquittement• sans contrôle de flux


Yonel GRUSSON 17

• Cette configuration initiale a évoluée vers :– Le coaxial fin– la paire torsadée– la fibre optiqueOn parlera de "Topologie Physique"

• Quelque soit le support les principes initiaux de la signalisation ont été conservés.On parlera de "Topologie de signalisation"

Évolution

ETHERNETETHERNET

2 - Les différents Ethernet à 10 Mbit/s

Yonel GRUSSON 19

Dénomination des différents Ethernet

• <V> <T> <D>

Distance ou type de support Transmission (Base = Baseband) Vitesse de transmission en Mbit/s

• 10 Base 5 : Thick Ethernet• 10 Base 2 : Thin Ethernet (ou cheapernet) • 10 Base T : Ethernet sur paires torsadées• 10 Base FL : Ethernet sur fibre optique

Yonel GRUSSON 20

Thick Ethernet 10 Base 5• 10 Mbit/s sur topologie en bus • raccordement des stations au câble

coaxial par :– câble de liaison (50 m max.)– transceiver (émetteur-

récepteur)• longueur maximale d’un segment

500m• distance minimale entre deux

transceivers = 2,5 m• 100 transceivers par segment• 3 segments maximum avec 2

liaisons inter-répéteurs (IRL) sans aucune station.

• distance maximale entre deux stations = 2500 m si les IRL sont en coaxial

Yonel GRUSSON 21

Thick Ethernet 10 Base 5• câble coaxial RG8 dit câble jaune

– impédance = 50 10 mm– rayon de courbure = 25 cm– atténuation 8,5 dB/100m à 10

Mhz• câble de liaison:

– connecteurs DB15 (prise AUI)– 4 paires torsadées (émission,

réception, collision, alimentation)

– raccordement sur câble coaxial par prise vampire

• bouchon de terminaison 50

Yonel GRUSSON 22

Thin Ethernet 10 Base 2

• 10 Mbit/s sur topologie en bus

• transceiver intégré dans la carte

• distance minimale entre deux stations = 0,5m

• longueur maximale d’un segment = 185m

• 30 transceivers par segment

• 3 segments maximum avec 2 liaisons inter-répéteurs (IRL) sans aucune station

• distance maximale entre deux stations de deux segments différents = 925 m

Yonel GRUSSON 23

Thin Ethernet 10 Base 2

• câble RG58 • simple ou double blindage• impédance = 50 4,6 mm• rayon de courbure = 5 cm• atténuation 4,6 dB/100m à 10 Mhz• connecteurs BNC:

– raccord droit– raccord en T– prise à souder ou à sertir– bouchon de terminaison 50

Yonel GRUSSON 24

• 10 Mbit/s

• Topologie physique arborescente

• Topologie logique en bus avec un CONCENTRATEUR (Hub)

• Topologie en étoile avec un COMMUTATEUR (Switch) –très rare à cette vitesse-

• Distance maximale d’une station au hub = 100 m (ou entre 2 Hubs)

• Liaison de la station au hub en paires torsadées (T pour twinax) blindées (STP) ou non blindées (UTP pour Unshielded Twisted Pair) - 2 paires

• Règle du 5 – 3 - 2

Ethernet 10 Base T

Yonel GRUSSON 25

Ethernet 10 Base T• Interconnexion des hubs

– en cascade par un port RJ 45 de cascade, ou par un port RJ 45 normal avec fils croisés (nombre de cascades limité 4)

– sur un backbone en coaxial (sortie AUI ou BNC); le hub compte alors pour un transceiver

• Hub manageable (agent SNMP)– surveillance et configuration à

distance• Hubs empilables ("stackables")

– interconnectés par un bus propriétaire

– ne comptent que pour un seul

Yonel GRUSSON 26

• Câble de paires torsadées (Cat. 3)– une paire en transmission– une paire en réception– blindées ou non (UTP)– torsadées pour limiter la

diaphonie• impédance = 100 0,4 à 0,6 mm pour chaque

conducteur• atténuation 11,5 dB/100m entre 5

et 10 Mhz• connecteur RJ45

Ethernet 10 Base T

Yonel GRUSSON 27

Ethernet sur fibre optique• FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater

Link):• Liaison point à point uniquement entre 2

équipements optiques actifs:– entre répéteurs: IRL (Inter

Repeater Link)– entre ponts– entre un répéteur et un

transceiver– entre deux transceivers

cœur = 62,5 m et gaine = 125 m• Longueur d'onde 850 m• Atténuation max. de 4 dB/km à 850 m• Une fibre pour chaque sens de

transmission• Portée de 1 Km• Connecteurs de type ST

Yonel GRUSSON 28

• 10 Base FL:

– norme du comité 802.3 de l'IEEE

– remplace la norme FOIRL

– spécifications identiques à FOIRL mais longueur d'un segment point à point portée à 2 km

Ethernet sur fibre optique

Yonel GRUSSON 29

Petit Résumé

Ethernet épaisEthernet

FinEthernet Paire

TorsadéeEthernet Fibre

Optique

Désignation 10 Base 5 10 Base 2 10 Base T 10 Base FL

Long. Maxi. du segment

500 m 185 m100 m

(200 m avec cat. 5 haute qualité)

1000/2000 m

Nbre Maxi.

de nœuds par segment

100 30 2 2

Type de câble RG8 Coaxial RG58 CoaxialPaire torsadée

non blindée Cat. 3

Fibre Multimode

62,5/125

Connecteur BNC RJ-45 ST

ETHERNETETHERNET

3 - Les débits supérieurs à 10 Mbit/s

Yonel GRUSSON 31

Ethernet rapide• Réseaux à grande vitesse

– Les limites de Ethernet 10 Mbit/s sont maintenant atteintes en entreprise :• Émergence de nouvelles applications

consommatrices de bande passante: client-serveur, intranet, applications multi-média et terminal/serveur, etc.

• Le nombre de machines connectées augmentent (extension du domaine de collision)

• La segmentation avec des ponts s'avère parfois insuffisante.

Yonel GRUSSON 32

Plusieurs solutions haut débit proposées

Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet (IEEE

802.3u)

Giga Ethernet (IEEE 802.3z et IEEE 802.3ab)

10 Giga Ethernet (IEEE 802.3ae)

Ethernet rapide

Yonel GRUSSON 33

Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

• Cet Ethernet utilise les mêmes principes qu’Ethernet 10 Mbits/s mais 10 fois plus vite (voir plus loin) :

Temps bit 10 ns 0,96 µs d ’IFS Durée de la trame >= 5,12 µs

• Mais le codage Manchester n'est plus utilisable pour des vitesses supérieures à 10 Mb/s.

Yonel GRUSSON 34


• Plusieurs types de supports sont possibles (abandon du coaxial) :100 Base T4 : Câble UTP de catégorie 3 et

4. La transmission se fait sur 4 paires (au lieu de 2 en 10 base T). Permet d'utiliser du câble 10 base T en 100 base T.

Yonel GRUSSON 35

• Plusieurs types de supports sont possibles :100 Base TX : câble UTP de catégorie 5. La

transmission se fait sur 2 paires.100 Base FX (Fibre optique) : Cette norme

exige le même matériel que le 10 Base FL sauf que la longueur du segment est portée à 412 mètres.

• 100 Base TX et 100 Base FX sont regroupées sous l'appellation commune 100 Base X.


Yonel GRUSSON 36

Ethernet 100 Mbits/s sur Paires Torsadées

• Méthode d'accès CSMA/CD

• Connecteurs RJ45

• Autorise un mode full-duplex avec un câblage 100 Base TX (émission et réception en même temps). Attention tous les équipements connectés doivent supporter ce mode. Suppression des collisions (voir plus loin).

• Adaptateurs 10/100 Mbit/s

• 100 % compatible avec Ethernet 10 Mbit/s


Yonel GRUSSON 37

Ethernet 100 Mbits/s sur fibre Optique• Liaison point à point • Full-duplex

– émission et réception séparée– pas de collision (car point à point)

• Distance atteinte– avec fibre multimode : Émission à quelques

kilomètres sans régénérer le signal.

– avec fibre monomode : Émission à plusieurs dizaines de kms.

• Connecteur ST• Méthode d'accès CSMA/CD


Yonel GRUSSON 38

Petit résumé

Type 10 Base T 100 Base TX 100 Base T4

câblageUTP 2 paires

UTP 2 ou 4 paires

UTP 4 paires

catégorie 3,4,5 5 3,4,5

Norme 802.3 802.3u 802.3u

débit 10 Mbit/s 100 Mbit/s 100 Mbit/s

méthode d'accès

CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD

Yonel GRUSSON 39

• Problèmes posés par les débits élevés :

Les longues suites de 0 posent le problème

du maintien d'un signal clair et

discriminant.

La synchronisation devient difficile sur la

simple observation du signal.


Yonel GRUSSON 40

• Solutions proposées : Utilisation du signal à plusieurs niveaux

(MLT-3 par exemple) Codage par bloc nB/mB (4B/5B par

exemple )– Les bits à transmettre sont découpés en

blocs de n bits.– A chaque bloc de n bits est associé un

bloc de m bits (avec m > n) – Il est ainsi possible de maîtriser les séries

de 0 et 1 transmises.


Yonel GRUSSON 41

• Codage bloc 4B/5B suivi d'un signal :

– NRZI pour Ethernet 100 Mb/s FX

– MLT-3 pour Ethernet 100 Mb/s TX

• Codage bloc 8B/6T

– Utilisé par Ethernet 100 Mb/s T4


Yonel GRUSSON 42

• Le codage 4B/5B : Pour éviter les longues suites de 0 on utilise la technique du transcodage 4B/5B (extrait)


Groupe de4 bits

Symbole5 bits

Groupe de4 bits

Symbole5 bits

0000 11110 1000 100100001 01001 1001 100110010 10100 1010 101100011 10101 1011 101110100 01010 1100 110100101 01011 1101 110110110 01110 1110 111000111 01111 1111 11101

Yonel GRUSSON 43

Transcodage 4B/5B

• La suite binaire à transmettre ne comporte pas plus deux 0 consécutifs, ce qui la rend plus facile à transmettre un fois codée en NRZI ou MLT3.Ce type de codage apporte donc la garantie de ne pas avoir à transmettre plus de deux 0 successifs.Par ailleurs ce type de codage laisse un nombre important de mots de 5 bits inutilisés (25 - 24), il reste donc des mots pouvant être utilisés pour le contrôle de la transmission.


Yonel GRUSSON 44

• Exemple de mots utilisés pour le contrôle de la transmission.

1 1 1 1 1 - Bourrage 1 1 0 0 0 - Délimiteur 1 0 0 0 1 - Délimiteur 0 0 1 1 1 - Reset 1 1 0 0 1 - Set 0 1 1 0 1 - Délimiteur


Yonel GRUSSON 45

• Le transcodage 4B/5B peut être suivi par un signal NRZI ou MLT-3 (MultiLevel 3 encoding)

• Rappel NRZ :


Yonel GRUSSON 46

Principe du NRZI

• On produit une transition du signal pour chaque

1, pas de transition pour les 0.

Avec le codage NRZI, on voit que la transmission

de longues séries de 0 provoque un signal sans

transition sur une longue période ce qui peut

provoquer une perte de synchronisation.


Yonel GRUSSON 47

• Principe du NRZI


Yonel GRUSSON 48

Principe du MLT3• Dans ce codage, seuls les 1 font changer le signal

d’état. Les 0 sont codés en conservant la valeur précédemment transmise.Les 1 sont codés successivement sur trois états : +V, 0 et –V.Le principal avantage du codage MLT3 est de diminuer fortement la fréquence nécessaire pour un débit donné grâce à l’utilisation de 3 états. Pour 100Mbps de débit, une fréquence maximale du signal de 25Mhz seulement est atteinte.


Yonel GRUSSON 49

Principe du MLT3

Dans ce codage peuvent apparaître également de longues séries de 0.


Yonel GRUSSON 50

Giga Ethernet (1000 Mbits/s)Norme Ethernet Gigabit

IEEE 802.3z – 1000 Base X IEEE 802.3ab – 1000 Base T

Butsproposer un backbone fédérateur d'accès

très rapideconcurrencer ATM conserver la méthode d'accès CSMA/CD

Yonel GRUSSON 51

IEEE 802.3z – 1000 Base X Le 1000 base-SX (1000 Mbits/s Short Wave) s’appuie

sur un signal laser à onde courte qui autorise une portée de 550 m sur de la fibre multimode.

Le 1000 base-LX (1000 Mbits/s Long Wave) opère sur les grandes ondes et étend la portée de 3 à 5 km (distance maximale) sur de la fibre monomode, 440 mètres sur une fibre multimode.

Le 1000 base-CX exploite des paires torsadées blindées et limite la distance entre deux nœuds à 25m.

Giga Ethernet (1000 Mbits/s)

Yonel GRUSSON 52

IEEE 802.3ab – 1000 Base TUne quatrième version, élaborée par le groupe de

travail 802.3ab de l’IEEE, fonctionne sur des câbles en paire torsadée non blindée (UTP) de catégorie 5, 5e et 6.

Appelée 1000 base-T, elle assure la compatibilité avec la base installée des réseaux Ethernet 10 base-T et des réseaux Fast Ethernet 100 base-T.

La portée maximale est de 100 m.

Giga Ethernet (1000 Mbits/s)

ETHERNETETHERNET

4 - Les spécifications techniques

Yonel GRUSSON 54

Technique de transmission• Bande de base en codage Manchester

– 1 binaire codé avec front montant– 0 binaire codé avec front descendant– Pour chaque octet: bit de poids faible en

tête• 10 Mbit/s : 1 temps bit = 0,1 µs (100 ns). • A 100 Mbit/s : 1 temps bit = 0,01 µs (10 ns) mais avec

un codage différent

+ 0,7v

- 0,7v

1+ 0,7v

- 0,7v

0

50 ns

100 ns

Yonel GRUSSON 55

Format d'une trame Ethernet

type

préambule

@ destination

@ source

données

FCS

Préambule 7 Octets à AAh et un octet à ABh

@ MAC du destinataire sur 6 octets

@ MAC de la source sur 6 octets

identifie sur 2 octets le protocole de niveau 3

champ de données46 octets minimum (bourrage si nécessaire)1500 octets maximum

séquence de contrôle sur 4 octets

Yonel GRUSSON 56

Paramètres de transmission Taille du champ de données :

– Minimum : 46 octets(utilisation de bits de bourrage si nécessaire "padding")

– Maximum : 1500 octets

Donc … Longueur d'une trame :

– Minimum : • 64 octets = 6 + 6 + 2 + 46 + 4 sans le préambule• 72 octets = 8 + 6 + 6 + 2 + 46 + 4

avec le préambule

Yonel GRUSSON 57

Les champs d'une trame EthernetDonc … Longueur d'une trame :

– Maximum :• 1518 octets = 6 + 6 + 2 + 1500 + 4

sans préambule• 1526 octets = 8 + 6 + 6 + 2 + 1500 + 4

sans préambule Le Préambule (8 octets)

Octets utilisés pour la synchronisation 7 octets : 10101010 (AA)h

1 octet délimiteur : 10101011 (AB)h

Yonel GRUSSON 58

Adresses MAC (6 octets) Chaque station possède une @ MAC

– Unique et figée par le constructeur de la carte Ethernet

– Chaque constructeur se voit attribuer une plage d'@ MAC

La trame contient– L'@ MAC de la station destinatrice– L'@ MAC de la station émettrice

Adresse particulière de diffusion ("broadcast")– lorsqu'une trame est destinée à toutes les

stations du réseau– Valeur utilisée: FF:FF:FF:FF:FF:FF

Les champs d'une trame Ethernet

Yonel GRUSSON 59

Le champ type (2 octets) Identifie le protocole de niveau 3 utilisateur de la

trame Exemples de Valeurs fixées par le RFC 1700

"Assigned Number"

– (0800)h IPv4

– (86DD)h IPv6

– (0806)h ARP

– (8035)h RARP

– (809B)h Apple Talk


Yonel GRUSSON 60

Le champ données (de 46 à 1500 octets)

Une longueur minimum de 46 octets est fixée pour que le signal reste assez longtemps sur le réseau afin que toutes les stations puissent le réceptionner.

Contient la PDU du protocole de niveau 3 (Unité de données de protocole).

Utilisation de bits de bourrage sans signification (padding) si taille de la PDU < 46 octets. Il n ’y a pas d'interférence au niveau 3, car la PDU contient un champ longueur utile


Yonel GRUSSON 61

Le champ FCS (4 octets) Frame Check Sequence Reste de la division polynomiale (CRC) des

champs :– @ MAC destination et @ MAC source– type– données (avec bits de bourrage s'il y en a)

Par le polynôme générateur de degré 32X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5

+X4+X2+X+1 Le préambule est exclu du calcul


Yonel GRUSSON 62

La méthode d'accès CSMA/CDPrincipes généraux• Toute station doit attendre le silence sur le bus avant

d'émettre. CS = Carrier Sense

• Le bus est une ressource commune à toutes les stations

MA = Multiple Access• Il peut y avoir dans certains cas des collisions, c'est-à-

dire superposition de signaux CD = Collision Detection

• Tout le monde écoute tout le monde• Les stations se disputent le droit d'émettre• En cas de collision: attente d'un temps aléatoire

Yonel GRUSSON 63

Principe d'émission d'une trame

• La station doit s'assurer que le bus est libre depuis 9,6 µs (ou 0,96 µs à 100 Mb/s)

• 9,6 µs (ou 0,96 µs) correspond au Silence Inter Trame (IFS : Inter Frame Spacing).

Trame N Trame N + 1

9,6 µs(0,96 µs)

Yonel GRUSSON 64

• Si le bus est déjà occupé par une autre communication (présence d'un signal), la station attend jusqu'à ce qu'il redevienne libre.

• Si le bus est libre, la station émet la trame Toutes les stations reçoivent la trame Seule la station qui reconnaît son adresse

dans le champ @MAC destination traite la trame reçue


Yonel GRUSSON 65

• MAIS ….. le délai de propagation du signal n'est pas nul

• Une station peut donc détecter le bus "libre" alors qu'une autre trame est en train d'arriver sur le bus

COLLISION POSSIBLE


Yonel GRUSSON 66

Collision

Station A

Station B

COLLISION

Yonel GRUSSON 67

Désigne un système Ethernet unique dont les éléments (câble, répéteur, interface de station, etc...) font tous partie du même domaine de signalisation

Domaine de Collision

Répéteur

Station Station

Segment A Segment B

Un seul domaine de Collision

Yonel GRUSSON 68


Concentrateur -Hub

Station

Un seul domaine de Collision

Concentrateur -Hub

Concentrateur -Hub

Station

Station

Station

StationConcentrateur -Hub

Yonel GRUSSON 69

L'étendue et l'impact du domaine de collision change avec l'apparition : Les commutateurs L'utilisation du full-duplex

(voir plus loin)


Yonel GRUSSON 70

• Lorsqu'une collision a été détectéeLes stations émettrices arrêtent d'émettreRenforcement de la collision par une

séquence de "jam" 32 bits de renforcement minimum et 48

bits maximum permet d'avertir toutes les stations qu'il

y a une collisionAttente d'un temps aléatoire avant de

réémettre (algorithme de repli).

Collision

Yonel GRUSSON 71

• Algorithme de repliTemps d'attente sera R * 51,2 µsavecR = nombre aléatoire tiré dans [0, 2k[

ou k = min(N,10) ; k prend une valeur égale à la plus petite

valeur entre 10 et le nombre de tentatives d'émission de la trame (N).

N est limité à 16.k =10 pour les 6 dernières tentatives.

Après 16 tentatives l'émission est abandonnée.(cf. plus loin pour le coefficient 51,2 µs)

Collision

Yonel GRUSSON 72

• Cas limite de détection d'une collision– On considère 2 stations A et B les plus éloignées

du réseau. – A émet– B émet juste avant que le trame de A ne lui

arrive. Une collision intervient entre les 2 trames.

Collision

A B

Trame de A Trame de B

Yonel GRUSSON 73

Collision

• B détecte la collision et la renforce à l'aide à l'aide d'un séquence de jam.

• La trame brouillée revient vers la station A. Pour que A soit concernée par cette collision, il faut qu'elle n'est pas terminé de transmettre. En effet une fois la transmission terminée une station n'a plus aucune raison d'observer le support.

A B


Yonel GRUSSON 74

Collision

• La collision doit donc être détectée avant que la station A n'est transmis intégralement sa trame

A B


A B

Trame de A

Trame de B

• Ici la station A est encore à l'écoute du support et perçoit la collision.

Yonel GRUSSON 75

Collision

• Le temps de propagation d'une trame doit donc être

supérieure à 2 fois le temps de propagation nécessaire

pour que la trame atteigne l'autre extrémité du câble.

• Pour un LAN ayant une longueur maximum de 2500

mètres composé de 4 répéteurs (spécification 802.3 -

cf. 10 Base 2), l'observation a montré que le temps de

propagation aller-retour d'une trame, compte tenu de

la propagation au travers des répéteurs,

était de 51,2 µs.

Yonel GRUSSON 76

• Le temps au bout duquel une station est sûre qu'il n'y a pas eu de collision est appelé le "SLOT TIME" = 51,2 µs (5,12 µs à 100 Mb/s) .

SLOT TIME = DELAI D'INSERTION

• Ce temps correspond à la propagation ALLER et RETOUR de 512 bits soit 64 octets, taille minimum d'un trame sans préambule (72 - 8)

• Débit = 10 Mbit/s• Taille minimale d'une trame sans préambule :

64 octets• 64 * 8 /10000000 = 0,0000512 s soit 51,2 µs

Collision

Yonel GRUSSON 77

Principe de réception d'une trame

• Toutes les stations reçoivent la trame circulant sur le bus

• pour chaque station:si la trame est trop courte (collision)

ignorer la tramesi l'@MAC destination de la trame reçue est

incorrecte ( @broadcast ET @MAC station)

ignorer la trame

Yonel GRUSSON 78

• Pour la station destinatrice Si le champ FCS est incorrect

Alors ignorer la trame Si la longueur de la trame reçue est incorrecte

( > 1518 sans préambule OU d'un nombre entier d'octets) Alors ignorer la trame Sinon décoder la trame :

– la couche Ethernet fournit à la couche supérieure :

» soit données transmises» soit un statut d'erreur.

Principe de réception d'une trame

ETHERNETETHERNET

5 - Ethernet et norme IEEE 802.3

Yonel GRUSSON 80

Comité 802 de l'IEEE

• IEEE : Institut for Electrical & Electronics Engineers

• Normalisation des réseaux locaux– Token Ring 802.5– Token Passing Bus 802.4– Ethernet 802.3

Yonel GRUSSON 81

Comité 802 de l'IEEE et les Réseau Locaux

Il distingue 2 sous-couches pour la couche 2 du modèle OSICouche MAC : Medium Access ControlElle gère l'accès au médium qui est propre à

chaque type de réseau.Chaque station a une adresse unique @MACCouche LLC : Logical Link Control

Elle définit la classe de protocole de communicationElle est indépendant du type de réseau (norme IEEE 802.2)

Yonel GRUSSON 82

La norme 802.3Apparue en 1985 bien après le document DIX

de 1978.S'appuie sur les spécifications d'Ethernet Mais apporte quelques modifications format de

la trame Champ type remplacé par un champ

longueur des données. Encapsule une trame LLC type 1 dans

champ de données

Yonel GRUSSON 83

Couche Liaison (normalisation IEEE) Couche MAC (Medium Access Control)

»méthode d'accès à compétition»écoute du canal: CSMA = Carrier

Sense Multiple Access»détection de collisons: CD =

Collision Detection Couche LLC (Logical Link Control)

Protocole LLC type 1sans connexionsans acquittementsans contrôle de flux

La norme 802.3

Yonel GRUSSON 84

Trois types de service de transmission sont offerts par la sous-couche LLC– LLC Type 1 : Aucune fonction de contrôle

d'erreur sur les trames n'est effectuée. La couche LLC aiguille les trames vers les protocoles de la couche 3.

– LLC Type 2 : Type 1 + contrôle d'erreur + contrôle de séquencement et de flux (identique à HDLC).

– LLC Type 3 : Datagramme acquitté. Permet l'acquittement et la réponse automatique.

La norme 802.3

Yonel GRUSSON 85

La trame IEEE 802.3• Le champ «type de protocole» est remplacé par le

champ «longueur» en nombre d'octets du champ de données

Longueur minimum : 0 (car padding non compris) soit 0000h

Longueur maximum 1500 octets soit 05DCh (voir rfc. 1700)

Pas de problème de compatibilité avec une trame Ethernet, en effet, si le champ Type/Long > 1500

nous sommes en présence d’une trame Ethernet sinon il s ’agit d’une trame 802.3.

Yonel GRUSSON 86

Ethernet encapsule directement la PDU de

niveau 3 dans le champ de données ;

Alors que 802.3 encapsule dans le champ de

données une trame LLC de type 1 qui va

contenir la PDU de niveau 3

La trame IEEE 802.3

Yonel GRUSSON 87

La trame LLC type 1

• DSAP (Destination Service Access Point): identifie sur un octet le protocole de niveau 3 auquel seront fournies les données de la trame LLC (Type en DIX).

• SSAP (Source Service Access Point): identifie sur un octet le protocole de niveau 3 qui a émis la trame LLC.

DSAP

1 octetCommande1 ou 2 octets

Données ou remplissage (46 oct.)

SSAP

1 octet

Yonel GRUSSON 88

• Commande : Ce champ identifie sur un octet les trames LLC.

• Informations : Ce champ contient les données à transmettre avec la PDU du niveau 3

Taille totale trame LLC : compris entre 46 et 1500 octets

DSAP



SSAP

1 octet

La trame LLC type 1

Yonel GRUSSON 89

• Valeurs des champs SAP formalisées par l'IEEE, par exemple :

• 06h : IP en binaire 00000110 (équivalent Ethernet 0800h)

• FEh : ISO X25 en binaire 01111110 (équivalent Ethernet 0805h)

• E0h : IPX en binaire 11100000• Valeurs définies dans RFC 1340• Valeurs du champ commandeEn type 2 on retrouve les trames HDLC (trames

d'information I, de supervision S et non numérotées U).

La trame LLC type 1

Yonel GRUSSON 90

En type 1, le champ de commande est sur 1 octet et correspond à des trames non numérotées pouvant contenir seulement 3 valeurs :

• 03h : Trame LLC UI (Unnumbered Information)

–Trame qui permet d'envoyer une PDU de niveau 3. Il s'agit donc d'une trame d'information

La trame LLC type 1

Yonel GRUSSON 91

En type 1, le champ de commande est sur 1 octet et correspond à des trames non numérotées pouvant contenir seulement 3 valeurs :

• F3h : Trame LLC TEST

– Trame qui permet de tester un chemin entre deux sous couche.

– Elle implique une réponse par une trame TEST

• BFh : Trame LLC XID (eXchange Identification)

– Trame qui permet de savoir quel service SAP est valable

– Elle implique une réponse par une trame XID

La trame LLC type 1

Yonel GRUSSON 92

Schéma Récapitulatif

Couche 1 - Niveau Physique

7 fois10101010

1 fois10101011

Données MAC

Silence Inter

Trame : 9,6 µs

IFS : Inter Frame Spacing

@MACdestination6 octets

@MACSource

6 octets

Long.Data2 oct.

DonnéesC

R

C

Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche MAC

Bourrage à 46 octets mini.Durée >= 51,2 µs

Yonel GRUSSON 93

Schéma Récapitulatif

.

C

C

Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche MAC

Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche LLC


@MACSource

6 octets

Long.Data

2 octetsDonnées

DSAP

1 octet

SSAP



Yonel GRUSSON 94

802.3 et ETHERNET (DIX)

Couche Physique

Couche Réseau

LLC

DSAP Commande DonnéesSSAP

MAC Long = IEE 802.3

Type = DIX

DonnéesLong.Data

2 octets

@MACSource

6 octets


ETHERNETETHERNET

6 - Matériel d'interconnexion

Yonel GRUSSON 96

Matériels d'interconnexionLes matériels d’interconnexion servent à

ETENDRE la portée des réseaux locaux.L’extension peut concerner :

• Le même type de réseau local (interconnecter deux segment Ethernet par exemple).

• Des types différents (Une partie Ethernet et un réseau Token-Ring).

• Des réseaux locaux par l’intermédiaire de WAN.

Yonel GRUSSON 97

• LES REPETEURSRelient 2 segments donc augmentent la

longueur du réseau.N'ont pas d'ADRESSE MACRégénèrent et amplifient le signalReforment si nécessaire le préambule de la

trame.N'effectuent aucun filtrage, étendent le

domaine de collision. En cas de collision, ils renforcent la collision sur les 2 segments (comme le font les stations)

Matériels d'interconnexion

Yonel GRUSSON 98

• LES REPETEURS4 répéteurs maximum entre 2 stations.Peuvent être empilables (compte pour un seul

répéteur dans le chemin du signal)Aucune administrationIsole un tronçon défaillant - PARTITIONNING -

(Câble ouvert par exemple)Utilisés actuellement pour interconnecter des

médias Ethernet différents (PT à Thin-PT à FB-…)Les segments interconnectés font partie du même

domaine de collision.


Yonel GRUSSON 99

• LES REPETEURSDescription dans la :

• clause 9 de la norme IEEE 802.3 pour les répéteurs à 10 Mbs

• clause 27 de la norme IEEE 802.3 pour les répéteurs à 100 Mbs

Les répéteurs fonctionnent au niveau 1 du modèle OSI


Yonel GRUSSON 100

• LES CONCENTRATEURS (HUBS)Sont des répéteurs destinés à une topologie en

bus. Sont multi-ports (4, 6, 8, 12, 16 ou 24 ports).Sont multi-médias (RJ45, BNC, AUI, Fibre).Une trame émise sur un des ports est

répercutée sur tous les autres ports.La bande passante est partagée.

Peuvent être administrables (agent SNMP) pour effectuer des mesures de trafic et d’erreur.


Yonel GRUSSON 101

• LES CONCENTRATEURS (HUBS)Sont empilables (Stackables) au moyen d’un

câble parallèle. Compte dans ce cas pour un seul répéteur.

Les ports peuvent être à 10 Mbits/s ou à 100 Mbits/s sur des hubs différents ou le même hub.

Dans les versions les plus évoluées, les hubs sont autocommutables 10/100 Mbits/s (adaptation automatique).

Tous les hubs interconnectés (et les stations s’y rattachant) font partie du même domaine de collision.


Yonel GRUSSON 102

• LES CONCENTRATEURS en 100 Base T

Du fait des différences de signalisation entre les réseaux 100 base TX, FX et T4 les hubs sont classés en 2 catégories :

CLASSE I

Ils sont conçus pour gérer des segments ayant des types de signalisation différents. Ils traduisent le signal entrant dans un format commun puis les retraduisent dans le format sortant. Cette opération allonge les délais de propagation.


Yonel GRUSSON 103

• LES CONCENTRATEURS (HUBS)

CLASSE I

Il ne peut y avoir qu'un seul concentrateur de classe I entre deux nœuds.

CLASSE II

Ces appareils ne supportent qu'un seul type de signalisation. Il peut y avoir 2 concentrateurs de classe II entre deux nœuds mais tous les segments doivent être du même type.


Les HUBS fonctionnent au niveau 1 du modèle OSI

Yonel GRUSSON 104

• LES PONTSPermettent de relier deux segments Ethernet

ou deux réseaux locaux de topologie différents.

Apprennent manuellement ou automatiquement (learning) les @MAC des stations raccordées afin de filtrer les trames pour les répercutées ou non sur le segment opposé.

Séparent les domaines de Collision (filtrent les collisions - pas de propagation d'un réseau sur l'autre)


Yonel GRUSSON 105

• LES PONTS

@MAC 60

TablePONT Port 1

Port 2

@MAC 80@MAC 70

@MAC 10 @MAC 20 @MAC 30

Station Port

102030607080

111222


Yonel GRUSSON 106

• LES PONTSEn cas de non correspondance dans table la

trame est transmise sur tous les ports. Sont multi-protocoles au niveau 2 (802.3 et

802.5 par exemple).Possèdent une @MAC (transparente pour les

stations). Le pont peut envoyer des trames.Sont administrables à distance.Les «Remote Bridge» permettent de coupler 2

segments distants au moyen d’un modem.Les 2 réseaux reliés forment le même sous

réseau IP


Yonel GRUSSON 107

• LES PONTSUtilisent un algorithme Spanning Tree

(d'arbre en expansion) pour éviter dans les réseaux complexes l'apparition de boucles qui entraîneraient une retransmission continuelle du même message.

La norme IEEE 802.1D limite à 7 le nombre ponts dans le chemin entre deux stations quelconques.

Les PONTS fonctionnent au niveau 2 du modèle OSI


Yonel GRUSSON 108

• LES COMMUTATEURS (SWITCHS)

Peuvent être considérés comme des Ponts Multiports.

Apprend dynamiquement les @Mac des appareils qui sont connectés sur ses ports.

Forme un domaine de collision séparé sur chacun de ses port.

Ne partage pas la bande passante


Yonel GRUSSON 109

• LES COMMUTATEURS (SWITCHS)– Les commutateurs adaptent la vitesse

(10/100) et le mode de fonctionnement (half ou full-duplex) de ses ports aux appareils connectés.Auto-négociation avec l'interface réseau des stations

Les COMMUTATEURS fonctionnent au niveau 2 du modèle OSI


Yonel GRUSSON 110

• LES COMMUTATEURS (SWITCHS) La commutation consiste à analyser l'@MAC du

destinataire de la trame 802.3 reçue et à l'aiguiller sur le port correspondant en sortie

Deux techniques de commutation:• «one the fly»: le commutateur n'analyse la

trame que jusqu'au champ @MAC destination mais transmet même les trames erronées

• «store and forward»: le commutateur analyse toute la trame et la commute ensuite si elle est bonne mais augmente le temps de latence


Yonel GRUSSON 111

Les réseaux commutés

Station Station

Station

Station

Station

Commutateur – Switch Commutateur – Switch

Commutateur – Switch

Commutateur – Switch

On appellera réseau Ethernet commuté un réseau local "construit" autour de commutateurs (switchs)

Yonel GRUSSON 112

Les réseaux commutésL'apparition des commutateurs a permis :

de résoudre la multiplication des collisions apparue avec l'extension du parc

de construire des réseaux plus étendus en "supprimant" les domaines de collision et en se libérant du slot-time.

de mettre en place des VLAN d'optimiser le trafic avec le mode full-

duplex

Yonel GRUSSON 113

Les réseaux commutésLe mode full-duplex :

• Ce mode n'est possible qu'avec un support qui n'est plus partagé (point à point*) entre 2 points du réseau (station – switch)

• La transmission est en réception et émission simultanée sur des canaux distincts (paires torsadées ou fibres optiques)

• Ce mode double le débit nominal (200 MBs, 2Gbs,…)

* Attention : Ethernet reste un réseau en diffusion. Les switchs n'ont pas de fonction de routage

Yonel GRUSSON 114

• LES ROUTEURSSont conçus pour relier plusieurs

technologies de réseau ; Sont utilisés par les WAN. Séparent totalement l'administration des

différents réseaux.Travaillent au niveau du réseau (couche 3

de l'OSI). N'utilisent pas les @MAC mais des adresses logiques (Adresse IP par exemple).


Yonel GRUSSON 115

• LES ROUTEURS– Possèdent des fonctions de routage (statique

ou dynamique)– Sont multi-protocole au niveau 3 et 4

(TCP/IP, IPX/SPX, X25, etc.)– Sont Administrables à distance (agent

SNMP : Simple Network Management Protocol)

Les ROUTEURS fonctionnent au niveau 3 du modèle OSI


Yonel GRUSSON 116

• LES ROUTEURS fonctionnent point à point

ROUTEUR

ROUTEUR

Réseau A

Réseau B

ROUTEUR

ROUTEUR

ROUTEUR

Réseau 2

Réseau 3

Réseau 1


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• LES PONTS-ROUTEURS– Réunissent l'avantage des deux : interconnexion de

LAN (802.3, 802.5) et interconnexion de WAN (X25, Frame Relay, RNIS, ATM)

– Travaillent en mode pont ou en mode routeur suivant le trafic à acheminer

– De la même manière, il existe également des«Commutateurs-Routeurs»


ETHERNETETHERNET

FIN

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réseau ethernet

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