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ethernet
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Pile de protocoles
| Couche
| Protocoles
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| Application
| Gopher, Telnet, SSH, FTP, HTTP, HTTPS, NNTP, DNS, SNMP, SMTP, POP3, IMAP, IRC, VoIP, WebDAV, SIMPLE, …
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| Présentation
| Videotex, Unicode, MIME, HTTP/HTML, XML, TDI, ASN.1, XDR, UUCP, NCP, AFP, SSP, SSL, TLS, …
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| Session
| RTSP, H323, SIP, NFS, NetBIOS, CIFS, AppleTalk, …
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| Transport
| TCP, UDP, SCTP, RTP, SPX, TCAP, DCCP, …
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| Réseau
| NetBEUI, IPv4, IPv6, ARP, IPX, BGP, ICMP, OSPF, RIP, IGMP, IS-IS, CLNP, WDS, …
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| Liaison
| Ethernet, Token Ring, LocalTalk, FDDI, X.21, X.25, Frame Relay, BitNet, CAN, ATM, Wi-Fi, …
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| Physique
| CSMA/CD, CSMA/CA, Codage NRZ, Codage Manchester, Codage Miller, RS-232, RS-449, V.21-V.23, V.42-V.90, Câble coaxial, 10Base2, 10BASE5, Paire torsadée, 10BASE-T, 100BASE-TX, ISDN, PDH, SDH, T-carrier, EIA-422, EIA-485, SONET, ADSL, SDSL, VDSL, DSSS, FHSS, IrDA, USB, IEEE 1394, Wireless USB, …
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Modèle OSI
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Ethernet est un protocole de réseau informatique à commutation de paquets implémentant la couche physique et la sous-couche MAC du modèle OSI mais le protocole Ethernet est classé dans la couche de liaison. C'est une technologie de réseau local permettant que toutes les machines d'un réseau soient connectées à une même ligne de communication, formée de câbles cylindriques (câble coaxial, paires torsadées). Le standard qui a été le plus utilisé dans les années 1990 et qui l'est toujours est le 802.3 de l'IEEE. Ce dernier a largement remplacé d'autres standards comme le Token Ring et l'ARCNET.
Le nom Ethernet vient de Ether, milieu mythique dans lequel baigne l'Univers, et net, abréviation de réseau en anglais.
[] Histoire
L'Ethernet a originellement été développé comme l'un des projets pionniers du Xerox PARC. Une histoire commune veut qu'il ait été inventé en 1973, quand Bob Metcalfe écrit un mémo à ses patrons à propos du potentiel d'Ethernet. Metcalfe affirme qu'Ethernet a en fait été inventé sur une période de plusieurs années. En 1976, Robert Metcalfe et David Boggs (l'assistant de Metcalfe) ont publié un document intitulé Ethernet : Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks (Ethernet : commutation de paquets distribuée pour les réseaux informatiques locaux).
Metcalfe a quitté Xerox en 1979 pour promouvoir l'utilisation des ordinateurs personnels et des réseaux locaux, et a formé l'entreprise 3Com. Il réussit à convaincre DEC, Intel et Xerox à travailler ensemble pour promouvoir Ethernet en tant que standard. Ethernet était à l'époque en compétition avec deux systèmes propriétaires, Token Ring et ARCNET, mais ces deux systèmes ont rapidement diminué en popularité face à l'Ethernet. Pendant ce temps, 3Com est devenue une compagnie majeure du domaine des réseaux informatiques.
[] Description générale
L'Ethernet est basé sur le principe de membres (pairs) sur le réseau, envoyant des messages dans ce qui était essentiellement un système radio, captif à l'intérieur d'un fil ou d'un canal commun, parfois appelé l'éther. Chaque pair est identifié par une clé globalement unique, appelée adresse MAC, pour s'assurer que tous les postes sur un réseau Ethernet ont des adresses distinctes.
Une technologie connue sous le nom de Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (Détection de porteuse avec accès multiples et détection de collision) ou CSMA/CD régit la façon dont les postes accèdent au média. Au départ développée durant les années 1960 pour ALOHAnet à Hawaii en utilisant la radio, la technologie est relativement simple comparée à Token Ring ou aux réseaux contrôlés par un maître. Lorsqu'un ordinateur veut envoyer de l'information, il obéit à l'algorithme suivant :
- Si le média n'est pas utilisé, commencer la transmission, sinon aller à l'étape 4
- [transmission de l'information] Si une collision est détectée, continue à transmettre jusqu'à ce que le temps minimal pour un paquet soit dépassé (pour s'assurer que tous les postes détectent la collision), puis aller à l'étape 4
- [fin d'une transmission réussie] Indiquer la réussite au protocole du niveau supérieur et sortir du mode de transfert.
- [câble occupé] Attendre jusqu'à ce que le fil soit inutilisé
- [le câble est redevenu libre] Attendre pendant un temps aléatoire, puis retourner à l'étape 1, sauf si le nombre maximal d'essais de transmission a été dépassé.
- [nombre maximal d'essais de transmission dépassé] Annoncer l'échec au protocole de niveau supérieur et sortir du mode de transmission
En pratique, ceci fonctionne comme une discussion ordinaire, où les gens utilisent tous un médium commun (l'air) pour parler à quelqu'un d'autre. Avant de parler, chaque personne attend poliment que plus personne ne parle. Si deux personnes commencent à parler en même temps, les deux s'arrêtent et attendent un court temps aléatoire. Il y a de bonnes chances que les deux personnes attendent un délai différent, évitant donc une autre collision. Des temps d'attente exponentiels sont utilisés lorsque plusieurs collisions surviennent à la suite.
Comme dans le cas d'un réseau non commuté, toutes les communications sont émises sur un médium partagé, toute information envoyée par un poste est reçue par tous les autres, même si cette information était destinée à une seule personne. Les ordinateurs connectés sur l'Ethernet doivent donc filtrer ce qui leur est destiné ou non. Ce type de communication « quelqu'un parle, tous les autres entendent » d'Ethernet est une de ses faiblesses, car pendant que l'un des n?uds émet toutes les machines du réseau recoivent et doivent de leur côté observer le silence. Ce qui fait qu'une communication à fort débit entre seulement deux postes peut saturer tout un réseau local.
De même, comme les chances de collision sont proportionnelles au nombre de transmetteurs et aux données envoyées, le réseau devient extrèmement congestionné au-delà de 50% de sa capacité (indépendamment du nombre de sources de trafic). Pour résoudre ce problème, les commutateurs ont été développés afin de maximiser la bande passante disponible.
Suivant le débit utilisé, il faut tenir compte du domaine de collision régi par les lois de la physique et notamment le déplacement électronique dans un câble de cuivre. Si l'on ne respecte pas ces distances maximales entre machines, le protocole CSMA/CD n'a pas lieu d'exister.
{Débit,Fenêtre de collision,Diamètre du réseau}
{10 Mbit/s, 51,2 µs,2500 m}
{100 Mbit/s, 5,12 µs,250 m}
{1000 Mbit/s, 0,512 µs,25 m}
[] Types de trames Ethernet et champ EtherType
Il y a quatre types de trame Ethernet :
- Ethernet originale version I (n'est plus utilisée)
- Ethernet Version 2 ou Ethernet II (appelée trame DIX, toujours utilisée)
- IEEE 802.x LLC
- IEEE 802.x LLC/SNAP
Ces différents types de trame ont des formats et des valeurs de MTU différents mais peuvent coexister sur un même médium physique.
La version 1 originale de Xerox possède un champ de 16 bits identifiant la taille de trame, même si la longueur maximale d'une trame était de 1500 octets.
Ce champ fut vite réutilisé dans la version 2 de Xerox comme champ d'identification, avec la convention que les valeurs entre 0 et 1500 indiquaient une trame Ethernet originale, mais que les valeurs plus grandes indiquaient ce qui a été appelé l'EtherType, et l'utilisation du nouveau format de trame. Ceci est maintenant supporté dans les protocoles IEEE 802 en utilisant l'entête SNAP.
L'IEEE 802.x a de nouveau défini le champ de 16 bits après les adresses MAC comme la longueur. Comme l'Ethernet I n'est plus utilisé, ceci permet aux logiciels de déterminer si une trame est de type Ethernet II ou IEEE 802.x, permettant la cohabitation des deux standards sur le même médium physique. Toutes les trames 802.x ont un champ LLC. En examinant ce dernier, il est possible de déterminer s'il est suivi par un champ SNAP ou non.
[] Trame Ethernet
En octet
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 -------------- 1499 | 1500 | 1501 | 1502 | 1503 |
|
| Adresse MAC destination
| Adresse MAC source
| Type de protocole
| Données
| CRC
|
Avec pour le champs Type de protocole les valeurs suivantes :
- 0x0800 :IP
- 0x0806 :ARP
- 0x8035:RARP
- 0x0600:XNS
Remarques :
- On notera la presence parfois d'un préambule de 64 bits de synchronisation, alternance de 1 et 0 avec les deux derniers bits à 1. (non representé sur la trame).
- L'adresse de broadcast (diffusion) Ethernet a tous ses bits à 1
[] Variétés d'Ethernet
La section ci-dessous donne un bref résumé de tous les types de media d'Ethernet. En plus de tous ces standards officiels, plusieurs vendeurs ont implémenté des types de media propriétaires pour différentes raisons -- quelquefois pour supporter de plus longues distances sur de la fibre optique.
[] Quelques anciennes variétés d'Ethernet
- Xerox Ethernet -- L'implémentation originale d'Ethernet, qui a eu deux versions, la version 1 et 2, durant son développement. La version 2 est encore souvent utilisée.
- 10BASE5 -- Ce standard de l'IEEE publié très tôt utilise un câble coaxial simple dans lequel on insère une connexion en perçant le câble pour se connecter au centre et à la masse (prises vampires). Largement désuet, mais à cause de plusieurs grandes installations réalisées très tôt, quelques systèmes peuvent encore être en utilisation.
- 10BROAD36 -- Obsolète. Un vieux standard supportant l'Ethernet sur de longues distances. Il utilisait des techniques de modulation en large bande similaires à celles employées par les modems câble, opérées sur un câble coaxial.
- 1BASE5 -- Une tentative de standardisation de solution pour réseaux locaux à bas prix. Il opère à 1 Mbit/s mais a été un échec commercial.
[] Ethernet 10 Mbit/s
- 10BASE2 (aussi appelé ThinNet ou Cheapernet) -- un câble coaxial de 50 ohms connecte les machines ensemble, chaque machine utilisant un adaptateur en T pour se brancher à sa carte réseau. Requiert une terminaison à chaque bout. Pendant plusieurs années, ce fut le standard Ethernet dominant.
- 10BASE-T -- Fonctionne avec 4 fils (deux paires torsadées) sur un câble CAT-3 ou CAT-5 avec connecteur RJ45. Un concentrateur ou un commutateur est au centre du réseau, ayant un port pour chaque n?ud. C'est aussi la configuration utilisée pour le 100BASE-T et le Gigabit Ethernet (câble CAT-6).
- FOIRL -- Fiber-optic inter-repeater link (lien inter-répéteur sur fibre optique). Le standard original pour l'Ethernet sur la fibre optique.
- 10BASE-F -- Terme générique pour la nouvelle famille d'Ethernet 10 Mbit/s : 10BASE-FL, 10BASE-FB et 10BASE-FP. De ceux-ci, seulement 10BASE-FL est beaucoup utilisé.
- 10BASE-FL -- Une mise-à-jour du standard FOIRL.
- 10BASE-FB -- Prévu pour inter-connecter des concentrateurs ou commutateurs au c?ur du réseau, mais maintenant obsolète.
- 10BASE-FP -- Un réseau en étoile qui ne nécessitait aucun répéteur, mais qui n'a jamais été réalisé.
- 100BASE-T -- Un terme pour n'importe lequel des standards 100 Mbit/s sur paire torsadée. Inclus 100BASE-TX, 100BASE-T4 et 100BASE-T2.
- 100BASE-TX -- Utilise deux paires et requiert du câble CAT-5. Configuration en étoile similaire à celle de 10BASE-T.
- 100BASE-T4 -- Permet le 100 Mbit/s (en semi-duplex seulement) sur du câble CAT-3 (qui était utilisé dans les installations 10BASE-T). Utilise les quatre paires du câble. Maintenant désuet, comme le CAT-5 est la norme actuelle.
- 100BASE-T2 -- Aucun produit n'existe. Supporte le mode duplex et utilise seulement deux paires, avec des câbles CAT-3. Il est équivalent au 100BASE-TX sur le plan des fonctionnalités, mais supporte les vieux câbles.
- 100BASE-FX -- Ethernet 100 Mbit/s sur fibre optique.
- 1000BASE-T -- 1 Gbit/s sur câble de cuivre CAT-5.t
- 1000BASE-X -- 1 Gbit/s qui utilise des interfaces modulaires (appelés GBIC) adaptées au média (Fibre Optique Multi, Mono-mode, cuivre).
- 1000BASE-SX -- 1 Gbit/s sur fibre optique.
- 1000BASE-LX -- 1 Gbit/s sur fibre optique. Optimisé pour de longues distances sur fibre monomode.
- 1000BASE-CX -- Une solution pour de courtes distances (jusqu'à 25 m) pour le 1 Gbit/s sur du câble de cuivre spécial. Précède 1000BASE-T et est maintenant obsolète.
[] Ethernet 10 gigabit par seconde
Le nouveau standard Ethernet 10 gigabit entoure sept types de media différents pour les réseaux locaux, réseaux métropolitains et réseaux étendus. Il est présentement spécifié par un standard supplémentaire, l'IEEE 802.3ae, et va être incorporé dans une révision future de l'IEEE 802.3.
- 10GBASE-SR -- créé pour supporter de courtes distances sur de la fibre optique multimode, il a une portée de 26 à 82 mètres, en fonction du type de câble. Il supporte aussi les distances jusqu'à 300 m sur la nouvelle fibre multimode 2000 MHz.
- 10GBASE-LX4 -- utilise le multiplexage par division de longueur d'onde pour supporter des distances entre 240 et 300 mètres sur fibre multimode. Supporte aussi jusqu'à 10 km avec fibre monomode.
- 10GBASE-LR et 10GBASE-ER -- Ces standards supportent jusqu'à 10 et 40 km respectivement, sur fibre monomode.
- 10GBASE-SW, 10GBASE-LW et 10GBASE-EW. Ces variétés utilisent le WAN PHY, étant désignées pour inter-opérer avec les équipements OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Elles correspondent au niveau physique à 10GBASE-SR, 10GBASE-LR et 10GBASE-ER respectivement, et utilisent le même type de fibre, en plus de supporter les mêmes distances. (Il n'y a aucune standard WAN PHY correspondant au 10GBASE-LX4.)
L'Ethernet 10 gigabits est assez récent, et il reste à voir lequel des standards va obtenir l'acceptation des compagnies.
[] Standards reliés
Ces standards de réseau ne font pas partie de l'IEEE 802.3, mais supportent la trame Ethernet et sont capables d'interopérer avec lui.
- Le WiFi (Ethernet sans fil, IEEE 802.11) -- Souvent à 11 Mbit/s (IEEE 802.11b) ou 56 Mbit/s (IEEE 802.11g).
- 100BaseVG -- Une tentative de 100 Mbit/s pour l'Ethernet, qui fut un échec commercial. Fonctionne sur du câble de catégorie 3 en utilisant quatre paires.
- TIA 100BASE-SX -- Une norme de la TIA, implémentation alternative de l'Ethernet 100 Mbit/s sur fibre optique; elle est incompatible avec le standard officiel 100BASE-FX. Sa principale caractéristique est l'interopérabilité avec le 10BASE-FL, supportant l'auto-négociation de la vitesse entre 10 et 100 Mbit/s. Ce protocole est destiné aux bases installées d'Ethernet 10 Mbit/s sur fibre.
- TIA 1000BASE-TX -- Une autre norme de la TIA. Elle fut un échec commercial, et aucun produit la supportant n'existe. 1000BASE-TX utilise un protocole plus simple que celui du standard officiel 1000BASE-T, mais requiert du câble de catégorie 6.
[] Voir aussi
[] Liens externes
DernierMirror
Le Texte ci-dessus est disponible sous GNU Free Documentation License.
La source est wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/ethernet |
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