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Réseau ETHERNET

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.

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Presentation Transcript

  1. Réseau ETHERNET

  2. 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)

  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, fibre optique) • débit (10 Mbs –en perte de vitesse-, 100 Mbs –actuellement le plus utilisé-, 1 Gbs –l'avenir proche)

  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

  5. ETHERNET 1- Les éléments de l'Ethernet initial

  6. transceiver Câble coaxial Câble de liaison Bouchon de terminaison Éléments du réseau • Le réseau est organisé en segments • Segment Ethernet câble jaune

  7. Répéteur Raccordement des segments

  8. Segment de câble Coaxial épais Transceiver (MAU) Connecteur 15 broches Répéteur Câble de transceiver (AUI) Carte d'interface Ethernet Raccordement des segments

  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

  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)

  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

  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

  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)

  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

  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

  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"

  17. ETHERNET 2 - Les différents Ethernet à 10 Mbit/s

  18. 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

  19. 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

  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 

  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

  22. 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 

  23. Ethernet 10 Base T • 10 Mbit/s • Topologie physique arborescente • Topologie logique en bus grâce à un équipement spécifique : le CONCENTRATEUR (Hub) ou le COMMUTATEUR (Switch) • 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

  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

  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

  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

  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

  28. Petit Résumé

  29. ETHERNET 3 - Les débits supérieurs à 10 Mbit/s

  30. 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, etc. • Le nombre de machines connectées augmentent (extension du domaine de collision) • La segmentation avec des ponts s'avère parfois insuffisante.

  31. Ethernet rapide Plusieurs solutions haut débit proposées • Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet (IEEE802.3u) • Giga Ethernet : 1000 Base T en cours de normalisation

  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.

  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.

  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 porté à 412 mètres. • 100 Base TX et 100 Base FX sont regroupées sous l'appellation commune 100 Base X.

  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. Réduction des collisions. • Adaptateurs 10/100 Mbit/s • 100 % compatible avec Ethernet 10 Mbit/s

  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

  37. Petit résumé

  38. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet • Problèmes posés par les débit 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.

  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. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet • Codage bloc 4B/5B suivi d'un codage : • 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

  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)

  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.

  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

  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 :

  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.

  46. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet • Principe du NRZI

  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.

  48. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet Principe du MLT3 Dans ce codage peuvent apparaître également de longues séries de 0.

  49. Giga Ethernet (1000 Mbits/s) • Norme Ethernet Gigabit en cours (IEEE 802.3z standard proposé par le Gigabit Ethernet Alliance - 3Com, Compaq et Sun) • Buts • proposer un backbone fédérateur d'accès très rapide • concurrencer ATM • conserver la méthode d'accès CSMA/CD • Il existe différentes versions :

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