Transcript Ethernet

Les RESEAUX
Réseau ETHERNET
Présentation
• 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)
Yonel GRUSSON
3
Présentation
– 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 procheet 10 Gbs)
• Du Half-Duplex vers le Full-Duplex
Yonel GRUSSON
4
Plan
•
•
•
•
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
Yonel GRUSSON
5
ETHERNET
1- Les éléments de l'Ethernet initial
Éléments du réseau
• Le réseau est organisé en segments
• Segment Ethernet câble jaune
transceiver
Bouchon de
Câble coaxial
Câble de liaison
terminaison
Yonel GRUSSON
7
Raccordement des segments
Répéteur
Yonel GRUSSON
8
Raccordement des segments
Segment de câble Coaxial épais
Transceiver (MAU)
Connecteur 15 broches
Répéteur
Carte d'interface Ethernet
Yonel GRUSSON
Câble de
transceiver
(AUI)
9
Éléments du réseau
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
10
Éléments du réseau
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
11
Éléments du réseau
Couche Physique
– Raccordement au bus
• 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
12
Éléments du réseau
Couche Physique
– Raccordement au bus
• 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
13
Éléments du réseau
Couche Physique
– Connectique
• câble de liaison (Drop cable) :prise DB 15
• câble coaxial :prise vampire
– Transmission en bande de base (code
Manchester)
Yonel GRUSSON
14
Éléments du réseau
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
15
Éléments du réseau
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
16
Évolution
• Cette configuration initiale a évoluée vers :
– Le coaxial fin
– la paire torsadée
– la fibre optique
On parlera de "Topologie Physique"
• Quelque soit le support les principes initiaux
de la signalisation ont été conservés.
On parlera de "Topologie de signalisation"
Yonel GRUSSON
17
ETHERNET
2 - Les différents Ethernet à 10 Mbit/s
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
19
Thick Ethernet 10 Base 5
Yonel GRUSSON
• 10 Mbit/s sur topologie en bus
• raccordement des stations au câble
coaxial par :
– câble de liaison (50 m max.)
– transceiver (émetteurrécepteur)
• 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
20
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
21
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
22
Thin Ethernet 10 Base 2
•
•
•
•
•
•
•
Yonel GRUSSON
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 
23
Ethernet 10 Base T
• 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
Yonel GRUSSON
• Règle du 5 – 3 - 2
24
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
25
Ethernet 10 Base T
• 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
Yonel GRUSSON
26
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
27
Ethernet sur fibre optique
• 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
Yonel GRUSSON
28
Petit Résumé
Désignation
Long. Maxi. du
segment
Nbre Maxi.
de nœuds par
segment
Type de câble
Connecteur
Yonel GRUSSON
Ethernet épais
Ethernet
Fin
Ethernet Paire
Torsadée
Ethernet Fibre
Optique
10 Base 5
10 Base 2
10 Base T
10 Base FL
100 m
500 m
185 m
(200 m avec cat. 5
haute qualité)
1000/2000 m
100
30
2
2
RG58 Coaxial
Paire torsadée
non blindée
Cat. 3
Fibre
Multimode
62,5/125
BNC
RJ-45
ST
RG8 Coaxial
29
ETHERNET
3 - Les débits supérieurs à 10 Mbit/s
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: clientserveur, intranet, applications multimédia 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
31
Ethernet rapide
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)
Yonel GRUSSON
32
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
33
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
• 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
34
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
• 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
35
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
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
36
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
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
37
Petit résumé
Type
10 Base T
câblage
UTP 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
100 Base TX 100 Base T4
38
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
• 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
39
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
• 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.
40
Yonel GRUSSON
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
• 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
41
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
• Le codage 4B/5B : Pour éviter les longues suites de 0
on utilise la technique du transcodage 4B/5B (extrait)
Groupe de
4 bits
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
Yonel GRUSSON
Symbole
5 bits
11110
01001
10100
10101
01010
01011
01110
01111
Groupe de
4 bits
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
Symbole
5 bits
10010
10011
10110
10111
11010
11011
11100
11101
42
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
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
43
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
• 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
44
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
• Le transcodage 4B/5B peut être suivi par un
signal NRZI ou MLT-3 (MultiLevel 3 encoding)
• Rappel NRZ :
Yonel GRUSSON
45
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
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
46
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
• Principe du NRZI
Yonel GRUSSON
47
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
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
48
Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet
Principe du MLT3
Dans ce codage peuvent apparaître également de
longues séries de 0.
Yonel GRUSSON
49
Giga Ethernet (1000 Mbits/s)
Norme Ethernet Gigabit
 IEEE 802.3z – 1000 Base X
 IEEE 802.3ab – 1000 Base T
Buts
proposer un backbone fédérateur d'accès
très rapide
concurrencer ATM
conserver la méthode d'accès CSMA/CD
Yonel GRUSSON
50
Giga Ethernet (1000 Mbits/s)
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.
Yonel GRUSSON
51
Giga Ethernet (1000 Mbits/s)
IEEE 802.3ab – 1000 Base T
 Une 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.
Yonel GRUSSON
52
ETHERNET
4 - Les spécifications techniques
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
1
+ 0,7v
+ 0,7v
- 0,7v
- 0,7v
50 ns
Yonel GRUSSON
100 ns
54
Format d'une trame Ethernet
préambule
@ destination
@ source
type
données
FCS
Yonel GRUSSON
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 données
46 octets minimum (bourrage si nécessaire)
1500 octets maximum
séquence de contrôle sur 4 octets
55
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
56
Les champs d'une trame Ethernet
Donc …
 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
57
Les champs d'une trame Ethernet
 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
Yonel GRUSSON
58
Les champs d'une trame Ethernet
 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
59
Les champs d'une trame Ethernet
 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
60
Les champs d'une trame Ethernet
 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 32
X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5
+X4+X2+X+1
 Le préambule est exclu du calcul
Yonel GRUSSON
61
La méthode d'accès CSMA/CD
Principes 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-àdire 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
62
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
63
Principe d'émission d'une trame
• 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
64
Principe d'émission d'une trame
• 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
65
Collision
Station A
COLLISION
Station B
Yonel GRUSSON
66
Domaine de Collision
Désigne un système Ethernet unique dont les
éléments (câble, répéteur, interface de station,
etc...) font tous partie du même domaine de
signalisation
Répéteur
Segment A
Station
Segment B
Station
Un seul domaine de Collision
Yonel GRUSSON
67
Domaine de Collision
Concentrateur -Hub
Concentrateur -Hub
Station
Station
Station
Concentrateur -Hub
Concentrateur -Hub
Station
Station
Un seul domaine de Collision
Yonel GRUSSON
68
Domaine de Collision
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
69
Collision
• Lorsqu'une collision a été détectée
Les stations émettrices arrêtent d'émettre
Renforcement 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 collision
Attente d'un temps aléatoire avant de
réémettre (algorithme de repli).
Yonel GRUSSON
70
Collision
• Algorithme de repli
Temps d'attente sera R * 51,2 µs
avec
R = 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)
Yonel GRUSSON
71
Collision
• 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.
B
A
Trame de A
Yonel GRUSSON
Trame de B
72
Collision
B
A
Trame de A
Trame de B
• 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.
Yonel GRUSSON
73
Collision
A
B
Trame de A
Trame de B
• La collision doit donc être détectée avant que la
station A n'est transmis intégralement sa trame
B
A
Trame de A
Trame de B
• Ici la station A est encore à l'écoute du support et
perçoit la collision.
Yonel GRUSSON
74
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
75
Collision
• 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
Yonel GRUSSON
76
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 trame
si l'@MAC destination de la trame reçue est
incorrecte ( @broadcast ET  @MAC
station)
 ignorer la trame
Yonel GRUSSON
77
Principe de réception d'une trame
• 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.
Yonel GRUSSON
78
ETHERNET
5 - Ethernet et norme IEEE 802.3
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
80
Comité 802 de l'IEEE et les Réseau Locaux
Il distingue 2 sous-couches pour la couche 2 du
modèle OSI
Couche MAC : Medium Access Control
Elle gère l'accès au médium qui est propre à
chaque type de réseau.
Chaque station a une adresse unique @MAC
Couche LLC : Logical Link Control
Elle définit la classe de protocole de
communication
Elle est indépendant du type de réseau (norme
IEEE 802.2)
Yonel GRUSSON
81
La norme 802.3
Apparue 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
82
La norme 802.3
Couche Liaison (normalisation IEEE)
 Couche MAC (Medium Access Control)
»méthode d'accès à compétition
Ȏcoute du canal: CSMA = Carrier
Sense Multiple Access
»détection de collisons: CD =
Collision Detection
 Couche LLC (Logical Link Control)
Protocole LLC type 1
sans connexion
sans acquittement
sans contrôle de flux
Yonel GRUSSON
83
La norme 802.3
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.
Yonel GRUSSON
84
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
85
La trame IEEE 802.3
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
Yonel GRUSSON
86
La trame LLC type 1
DSAP
1 octet
SSAP
1 octet
Commande
1 ou 2 octets
Données ou
remplissage (46 oct.)
• 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.
Yonel GRUSSON
87
La trame LLC type 1
DSAP
1 octet
SSAP
1 octet
Commande
1 ou 2 octets
Données ou
remplissage (46 oct.)
• 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
Yonel GRUSSON
88
La trame LLC type 1
• 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 commande
En type 2 on retrouve les trames HDLC (trames
d'information I, de supervision S et non numérotées
U).
Yonel GRUSSON
89
La trame LLC type 1
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
Yonel GRUSSON
90
La trame LLC type 1
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
Yonel GRUSSON
91
Schéma Récapitulatif
Couche 1 - Niveau Physique
7 fois
10101010
1 fois
10101011
Silence Inter
Trame : 9,6 µs
Données
MAC
IFS : Inter Frame
Spacing
Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche MAC
@MAC
@MAC
destination
Source
6 octets
6 octets
Yonel GRUSSON
Durée >= 51,2 µs
Long.
Data
2 oct.
C
Données
R
C
Bourrage à 46 octets mini.
92
Schéma Récapitulatif
Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche MAC
@MAC
@MAC
destination
Source
6 octets
6 octets
Long.
.
Data
2 octets
C
Données
C
Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche LLC
DSAP
1 octet
Yonel GRUSSON
SSAP
1 octet
Commande
1 ou 2 octets
Données ou
remplissage (46 oct.)
93
802.3 et ETHERNET (DIX)
Couche Réseau
LLC
DSAP
MAC
Type = DIX
SSAP
Commande
Données
Long = IEE 802.3
@MAC
@MAC
destination
Source
6 octets
6 octets
Long.
Data
2 octets
Données
Couche Physique
Yonel GRUSSON
94
ETHERNET
6 - Matériel d'interconnexion
Matériels d'interconnexion
Les 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
96
Matériels d'interconnexion
• LES REPETEURS
Relient 2 segments donc augmentent la
longueur du réseau.
N'ont pas d'ADRESSE MAC
Régénèrent et amplifient le signal
Reforment 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)
97
Yonel GRUSSON
Matériels d'interconnexion
• LES REPETEURS
4 répéteurs maximum entre 2 stations.
Peuvent être empilables (compte pour un seul
répéteur dans le chemin du signal)
Aucune administration
Isole 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
98
Matériels d'interconnexion
• LES REPETEURS
Description 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
99
Matériels d'interconnexion
• 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
100
Matériels d'interconnexion
• 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.
101
Yonel GRUSSON
Matériels d'interconnexion
• 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
102
Matériels d'interconnexion
• 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
103
Matériels d'interconnexion
• LES PONTS
Permettent 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
104
Matériels d'interconnexion
• LES PONTS
@MAC 10
PONT
Table
@MAC 20
Port 1
Port 2
@MAC 60
Yonel GRUSSON
@MAC 30
@MAC 70
Station
Port
10
20
30
60
70
80
1
1
1
2
2
2
@MAC 80
105
Matériels d'interconnexion
• LES PONTS
En 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
106
Matériels d'interconnexion
• LES PONTS
Utilisent 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
107
Matériels d'interconnexion
• 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
108
Matériels d'interconnexion
• 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
109
Matériels d'interconnexion
• 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
110
Les réseaux commutés
On appellera réseau Ethernet commuté un réseau
local "construit" autour de commutateurs (switchs)
Commutateur – Switch
Commutateur – Switch
Station
Commutateur – Switch
Commutateur – Switch
Station
Station
Station
Station
Yonel GRUSSON
111
Les réseaux commutés
L'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 fullduplex
Yonel GRUSSON
112
Les réseaux commutés
Le 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
113
Matériels d'interconnexion
• LES ROUTEURS
Sont 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
114
Matériels d'interconnexion
• 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
115
Matériels d'interconnexion
• LES ROUTEURS fonctionnent point à point
Réseau A
Réseau 1
ROUTEUR
ROUTEUR
ROUTEUR
Réseau 3
Yonel GRUSSON
ROUTEUR
ROUTEUR
Réseau B
Réseau 2
116
Matériels d'interconnexion
• 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»
Yonel GRUSSON
117
ETHERNET
FIN
Yonel GRUSSON
119
Yonel GRUSSON
120
Yonel GRUSSON
121
Yonel GRUSSON
122
Yonel GRUSSON
123
Yonel GRUSSON
124
Yonel GRUSSON
125
Yonel GRUSSON
126