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)
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
Éléments du réseau
• Le réseau est organisé en segments
• Segment Ethernet câble jaune
transceiver
Bouchon de
terminaison
7
Câble coaxial
Câble de liaison
Raccordement des segments
Répéteur
8
Raccordement des segments
Segment de câble Coaxial épais
Transceiver (MAU)
Connecteur 15 broches
Répéteur
Carte d'interface Ethernet
9
Câble de
transceiver
(AUI)
Éléments du réseau
Couche Physique
 Ligne de communication = le BUS
 câble coaxial (câble jaune)
 bouchons de terminaison
10

ferme le coaxial sur son impédance caractéristique

évite les réflexions d'onde
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…
•
•
•
•
•
•
15
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
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
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






27
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
Ethernet sur fibre optique
 10 Base FL:
28

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
Petit Résumé
Désignation
Long. Maxi. du
segment
Nbre Maxi.
de nœuds par
segment
Type de câble
Connecteur
29
Ethernet épais
Ethernet
Fin
Ethernet Paire
Torsadée
Ethernet Fibre
Optique
10 Base 5
10 Base 2
10 Base T
10 Base FL
500 m
185 m
100 m
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
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: 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
Type
10 Base T
100 Base TX 100 Base T4
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
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)
Groupe de
4 bits
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
42
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
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.
11111
11000
10001
00111
11001
01101
44
- Bourrage
- Délimiteur
- Délimiteur
- Reset
- Set
- Délimiteur
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 :
50
Giga Ethernet (1000 Mbits/s)
 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.
 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. 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.
51
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 soit pour 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
53
1
+ 0,7v
+ 0,7v
- 0,7v
- 0,7v
50 ns
100 ns
Format d'une trame Ethernet
préambule
Préambule 7 Octets à AAh et un octet à ABh
@ destinat.
préambule
@ MAC du destinataire sur 6 octets
@ source
type
identifie sur 2 octets le protocole de niveau 3
données
champ de données
46 octets minimum (bourrage si nécessaire)
1500 octets maximum
FCS
54
@ MAC de la source sur 6 octets
séquence de contrôle sur 4 octets
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: 72 octets ( = 8 + 6 + 6 + 2 + 46 + 4)
 Maximum
: 1526 octets
( = 8 + 6 + 6 + 2 + 1500 + 4)
55
Les champs d'une trame Ethernet
 Le Préambule (8 octets)
Octets utilisés pour la synchronisation
 7 octets
: 10101010 (AA)h
 1 octet délimiteur : 10101011 (AB)h
56
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
57
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
IP
 0806
ARP
 8035
RARP
 814C
SNMP
58
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). La PDU contient les informations utilisées par le
protocole.
59
Les champs d'une trame Ethernet
 Le champ données (de 46 à 1500 octets)
 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
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

61
La méthode d'accès CSMA/CD
Principes généraux
 Toute station doit attendre le silence sur le bus avant d'émettre
(absence de porteuse)
 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
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
(0,94 µs)
63
Principe d'émission d'une trame
 Si le bus est déjà occupé par une autre communication (présence de
la porteuse), 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
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
65
Collision
Station A
COLLISION
Station B
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
67
Segment B
Station
Un seul domaine de Collision
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
 permet d'avertir toutes les stations qu'il y a une collision
 Attente d'un temps aléatoire avant de réémettre (algorithme de repli).
68
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)
69
Collision
 Cas limite de détection d'une collision
 On considère 2 stations A et B les plus éloignées du réseau
 A émet
 B veut émettre juste avant que le trame de A ne lui arrive
donc…
 B détecte le bus libre compte tenu du temps de propagation
 B émet et il y a une collision renforcée par B
 A ne le sait qu'en recevant la trame renforcée émise par B
 La collision doit donc être détectée avant que la station n'est
transmis intégralement la trame
70
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
71
Collision
 Mais dans la réalité des faits ce délai de propagation peut varier du
fait :
 nombre et la longueur des segments
 temps de traitement des signaux par les équipements actifs (carte réseau,
hub, etc.)
 La norme fixe donc un temps maximum de propagation A/R sur
l'ensemble du réseau :
le ROUND TRIP DELAY = 49,89 µs (4,98 µs )
72
Collision
 Le RTD est une constante qui doit être respectée par tous les
réseaux indépendamment de sa longueur, du nombre de postes, du
nombre d'éléments actifs, etc.
 La taille d'un réseau Ethernet est donc limitée par le RTD
73
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)
74
 ignorer la trame
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.

75
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
77
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)
78
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
79
La norme 802.3
 Couche Liaison (normalisation IEEE)
 Couche MAC (Medium Access Control)
o méthode d'accès à compétition
o écoute du canal: CSMA = Carrier Sense Multiple Access
o détection de collisons: CD = Collision Detection
 Couche LLC (Logical Link Control)
Protocole LLC type 1
sans connexion
sans acquittement
sans contrôle de flux
80
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.
81
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 champ Type/Long > 1500
 nous sommes en présence d’une trame Ethernet
sinon il s ’agit d’une trame 802.3.
82
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
83
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.
84
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
85
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).
86
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
87
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
88
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
89
Durée >= 51,2 µs
Long.
Data
2 oct.
C
Données
Bourrage à 46 octets mini.
R
C
Schéma Récapitulatif
Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche MAC
@MAC
@MAC
destination
Source
6 octets
6 octets
Long.
Data
2 oct.
C
Données
R
C
Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche LLC
DSAP
1 octet
90
SSAP
1 octet
Commande
1 ou 2 octets
Données ou
remplissage (46 oct.)
802.3 et ETHERNET (DIX)
Couche Réseau
LLC
DSAP
Type = DIX
SSAP
MAC
Commande
Long = IEE 802.3
@MAC
@MAC
destination
Source
6 octets
6 octets
Couche Physique
91
Données
Long.
Ou
Type
C
Données
R
C
TCP/IP utilise une trame Ethernet et non 802.3
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 TokenRing).
• Des réseaux locaux par l’intermédiaire de WAN.
93
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)
94
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.
95
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
96
Matériels d'interconnexion
 LES CONCENTRATEURS (HUBS)
Sont des répéteurs destinés à une topologie en étoile.
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.
Peuvent être administrables (agent SNMP) pour effectuer
des mesures de trafic et d’erreur.
Sont empilables (Stackables) au moyen d’un câble
parallèle. Compte dans ce cas pour un seul répéteur.
97
Matériels d'interconnexion
 LES CONCENTRATEURS (HUBS)
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.
98
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.
99
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
100
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 raccordés afin de filtrées 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)
101
Matériels d'interconnexion
 LES PONTS
@MAC 10
PONT
Table
@MAC 20
Port 1
Port 2
@MAC 60
102
@MAC 30
@MAC 70
@MAC 80
Station
Port
10
20
30
60
70
80
1
1
1
2
2
2
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
103
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
104
Matériels d'interconnexion
 LES COMMUTATEURS (SWITCHS)
 Peuvent être considérés comme des Ponts Multiports.
 Chaque port d’un commutateur apprend dynamiquement les @Mac
des appareils qui lui sont connectés.
 Chaque port d’un commutateur forme un domaine de collision séparé.
105
Matériels d'interconnexion
 LES COMMUTATEURS (SWITCHS)
 Certains commutateurs s’adaptent à la vitesse (10/100) de l’appareil
connecté
Les COMMUTATEURS fonctionnent au
niveau 2 du modèle OSI
106
Matériels d'interconnexion
 LES COMMUTATEURS (SWITCHS)
107
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
108
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).
109
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
110
Matériels d'interconnexion
 LES ROUTEURS fonctionnent point à point
Réseau A
Réseau 1
ROUTEUR
ROUTEUR
ROUTEUR
Réseau 3
111
ROUTEUR
ROUTEUR
Réseau B
Réseau 2
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»
112
ETHERNET
FIN
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