© Sopra, 1999 / Date / Nom doc / p1 Ethernet - Pratique SOPRA. / IUT GTR Éric Aimée

© Sopra, 1999 / Date / Nom doc / p1

Ethernet - Pratique

SOPRA. / IUT GTRÉric Aimée


Introduction (1) Réseau Local (LAN) Développé par Digital, Intel & Xérox (DIX)

ethernet 1980 => IEEE 802.3 Bande de Base

signal électrique transmis sans modification de rythme et occupant la totalité de la bande passante

Basé sur la méthode d’accès CSMA/CD CSMA : accès multiple et écoute de la porteuse CD : détection de collision


Introduction (2)

Buts énoncés dans le document DIX Simple - Faible coût Peu de fonctions optionnelles Pas de priorité On ne peut pas faire taire son voisin Débit : 10 Mb/s Performances peu dépendantes de la

charge


Présentation

Notation Ethernet

10 BASE...

10 MHz Bande de base


Définitions Bande Passante (Hz) :

Caractérise tout support de transmission, c’est la bande de fréquences dans laquelle les signaux sont correctement reçus W = Fmax - Fmin

Débit binaire qui caractérise une liaison (bits/s ou bps) : formule de Shannon est une fonction directe de la bande passante (W) :

D = W log2 (1 + S/N) S/N = signal/bruit

c ’est la quantité maximale d ’information transmissible sur une voie


Transmissions Numériques (1) Un signal en bande de base (BdB) ne subit

pas de transposition en fréquence Utilisable seulement sur les supports

n’introduisant pas de décalage en fréquence

Le signal occupe toute la bande passante disponible

Avantages : simplicité et faible coût (pas de phase de modulation / démodulation)


Transmissions Numériques (2) La transmission directe de la suite des

symboles binaires n’est pas possible : il faut transmettre le rythme d’horloge pour

pouvoir reconstituer la séquence des données reçues

la déformation des signaux transmis augmente avec la largeur de la bande de fréquence utilisée

Les fonctions de codage permettent d’adapter le signal au support de transmission


Codage du Signal (1) C'est le résultat de la combinaison entre

l'horloge et les données. Le signal Ethernet est codé "Manchester".

Pour éliminer les composantes continues dans le signal, on introduit des transitions au milieu de chaque intervalle i avec par exemple un front montant quand la donnée ai vaut 0 et un front descendant quand elle vaut 1 : "1" : 1/2 période haut suivie d'1/2 période bas, "0" : 1/2 période bas suivie d'1/2 période haut.


Codage du Signal (2)

Exemple de codage Manchester

0 1 0

THORLOGE

DONNEES

Code MANCHESTER

1 1


Transmission Coaxiale (1)

Coefficient de réflexion : IMPEDANCE (Zc) :

50 W pour Ethernet et en électronique; 75 W en télévision.

R, L, C

0 x



Zc défini l'impédance du câble exprimée en W R est l'impédance de charge exprimée en W

est appelé coefficient de réflexion

= R - c

R + c


R = , = 1 l ’onde revient

L'onde 1 arrive en bout de câble

L'onde repart selon la formule 2 = 1 *


Zc = 50 R =



R = 0, = -1 l'onde revient en opposition de phase

Zc = 50 R = 0


Transmission Coaxiale (5) Afin d'éliminer toute réflexion, on ajoute

en bout de câble une résistance (charge) entre l'âme et la masse du coaxial, de valeur égale à l'impédance du câble.

R = Zc

1R = c = 50 = 0



Conclusion : Il ne faut jamais ouvrir un câble coaxial sur une topologie en bus.

Tresse

R R

R = c = 50

Ame


Ethernet / Matériels Un réseau Ethernet peut être formé de plusieurs

segments, raccordés par des répéteurs 2 types de segments

câble coaxial (câble jaune, gros Ethernet) segment de liaison (liaison point à point)

Les stations sont connectées uniquement sur les segments coaxiaux

Entre station (un coupleur Ethernet) et coaxial câble de transceiver (câble de descente, drop cable) transceiver


Ethernet / Topologie

Le plus long chemin entre 2 stations : 3 segments de coaxial 2 segments de liaison 4 répéteurs 2.5 km (si réseau tout en coaxial)

Temps total de propagation aller et retour de la trame : RTD < 500 bit times (50 µs)


Ethernet / Segment (1) Délai de propagation de trame<21.65 bit times Longueur < 500 m (conséquence du délai de

propagation et atténuation) 100 transceivers max / segment Problème de réflexion :

à chaque extrémité du segment : une terminaison (bouchon)

câble marqué par un cercle tous les 2,5 m plusieurs sections de câble coaxial :

reliées par des connecteurs qui peuvent introduire une réflexion du signal.


Ethernet / Segment de Liaison Aussi appelé IRL (Inter Repeater Link)

Cf FOIRL pour la Fibre Optique Liaison point à point (entre 2 segments

Ethernet) Pas de station sur ce segment Délai de propagation de trame<25.64 bit

times Un répéteur à chaque extrémité Si utilise du coaxial : longueur < 500 m


Ethernet / Tranceiver (1) Appelé MAU : Medium Attachment Unit Permet de raccorder :

une station par un "drop" cable au segment coaxial

un répéteur Alimentation électrique par la station Vampire (sur un segment coaxial)

boîtier avec 2 pointes qui percent le câble 1 qui va jusqu'à l'âme (véhicule les données) 1 qui va jusqu'à la protection (référence)


Ethernet / Tranceiver (2) Fonctions du transceiver

transmettre et recevoir des bits détecter les collisions moniteur (optionnelle)

2 modes de fonctionnement normal : reçoit et transmet tous les bits moniteur (ou isolé) :

pour tests ou pour isoler une station ne transmet pas les bits venant du coupleur reçoit les bits venant du câble détecte les collisions


Ethernet / Drop Cable (1) AUI: Attachment Unit Interface Câble de descente, drop cable, câble AUI ... Relie le transceiver et le coupleur Ethernet Câble protégé constitué de 4 ou 5 paires

torsadées avec une protection (paire = 3 fils) Longueur maximale de 50 m Terre de protection A chaque extrémité : connecteur 15 points Male côté coupleur, femelle côté transceiver


3 ou 4 signaux (1 signal / paire) données en sortie : coupleur => transceiver données en entrée : transceiver => coupleur contrôle en entrée : transceiver => coupleur

transceiver prêt à transmettre transceiver non prêt à transmettre (optionnel) erreur de qualité du signal

contrôle en sortie: coupleur => transceiver (optionnel). Ordonne au transceiver de: s'isoler du câble (mode moniteur) passer en mode normal (après reset ou isolation) se mettre prêt à transmettre

une paire pour l’alimentation.


Ethernet 10BASE5 (1)

10 comme 10 Mb/s, Base = Baseband, 5 = 500 m

Gros câble, câble jaune, Thick Ethernet, Ethernet standard

Lg max : 500 m et nb de stations max : 100

Distance entre les stations : multiple de 2.5 m

Topologie bus, transceiver vampire



Avantages : très bien normalisé, depuis longtemps pas de perturbation quand on ajoute une

station peu dépendant des "erreurs" des utilisateurs

Désavantages : coût difficilement maniable perte de matériel quand on enlève une station



10Base2 (2 comme 200 m) : Thin Ethernet, Ethernet fin, CheaperNet

Lg max : 185 m et nb de stations max : 30

Topologie bus, stations en série (séparées d'au moins 0.5 m)

Transceiver en T (possibilité de raccord BNC)


Ethernet 10BASE2 (2) Avantages :

le moins cher très maniable beaucoup de cartes Ethernet intégrent le

transceiver Désavantages :

si on enlève un transceiver (volontairement pour ajouter une station ou "involontairement"), on arrête le réseau

sensible aux perturbations électromagnétiques limité en distance et nombre de stations


Ethernet 10BASE5 / 10BASE2 Il est possible de raccorder un

câble fin à un câble épais, à condition de respecter la condition suivante :

3,28 * lg câble fin + lg câble épais < 500 m


Ethernet 10BASET (1)

10BaseT (T comme Twisted Pair) Une double paire torsadée est suffisante Lg maximale entre une station et un "hub"

: 100 m Topologie en étoile (concentrateur, noeud,

hub), une station en bout de branche Prise RJ45 en bout des fils Transceiver paire torsadée


Ethernet 10BASET (2)

Avantages : câble universel insensible aux erreurs de manipulation

des utilisateurs centralisation des équipements

Désavantages: limitations en distance


Ethernet 10BASET / Hub (1) Équipement électronique qui simule les

signaux du câble Ethernet et la connectique associée (Tranceiver + AUI) à l ’ordinateur qu ’il raccorde

Boîtier autonome alimenté électriquement du point de vue du coupleur interne d ’une

station, il apparaît comme fonctionnellement équivalent à un tranceiver


Ethernet 10BASET / RJ45 (1)

1

2

3

4

5

6

7

8

Paire 2 : EMISSION

Paire 3 : RECEPTIONPaire 1

Paire 4

Embase RJ45femelle

Connecteur RJ45


Ethernet 10BASET / RJ45 (2)

Broche Signal Couleur

1 TD+ (transmission de données) Marron/blanc

2 TD- (transmission de données) Blanc/marron

3 RD+ (réception de données) Vert/blanc

4 Non utilisé Blanc/bleu

5 Non utilisé Bleu/blanc

6 RD- (réception de données) Blanc/vert

7 Non utilisé Orange/blanc

8 Non utilisé Blanc/orange


Ethernet 10BASET / Câblage Croisé

1 TD+

2 TD-

3 RD+

6 RD-

TD+ 1

TD- 2

RD+ 3

RD- 6

Connexion point à point de transceiver 10BaseT


Fibre Optique (1) Utilisée pour les "backbones" Tous types de fibres

la plus utilisée est la fibre multimode 62.5/125 µm Utilisable en point à point (segment de liaison)

ou en étoile avec un transceiver en bout de branche (étoile optique au centre)

Un transceiver optique assure la transformation optique-électrique

Distance max : 1.5 km, 1 fibre émission, 1 fibre réception


Fibre Optique (2)

Avantages : insensible aux perturbations longues distances (réseau Ethernet

jusqu'à 4.5 Km) Désavantages :

coût pas de coupleur sur station pour

Ethernet


Ethernet 10BASEF (3)

FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) : segment de liaison limité à 1000m entre deux répéteurs,

10Base-FL (Fiber Link) : remplace la spécification FOIRL; lien full duplex jusqu'à 2000 m; limité à 1000 m si utilisé avec un segment FOIRL; peut être utilisé entre 2 stations ou entre une station et un répéteur.


Ethernet 10BASEF (3)

10Base-FB (Fiber Backbone): segment de liaison entre hubs 10Base-FB; le segment <= 2000 m et est généralement utilisé dans les grands backbones,

10Base-FP (Fiber Passive), relie plusieurs stations à une fibre optique sans répéteur; ce segment est limité à 500 m. Généralement une étoile 10Base-FP relie 33 stations.


Supports / Bilan Sauf besoin ponctuel, ne plus installer de gros

coaxial Utiliser le thin Ethernet si vous avez peu de

moyen, peu de stations et des utilisateurs responsables

Utiliser la paire torsadée en pré-câblage, à l'intérieur des bâtiments

Entre des bâtiments, utiliser la fibre optique Tous les supports peuvent être mixés Ethernet est un jeu de construction


Cartes Réseau (1)

Carte d'extension carte électronique qui fournit des

services variés (vidéo, réseau, modem, etc...)

Interface d ’extension interface standard qui permet le

raccordement de carte d ’extension à la carte mère de l ’ordinateur


Cartes Réseau (3)

Interfaces d'extension (compatible Intel) ISA (Industry Standard Architecture) crée

par IBM au début des années 80 est un bus 16 bits / 8Mhz

EISA (Extended ISA) extension du bus à 32 bits / 32Mhz

PCI (Principal Component Interconnect) autorise des transferts à 132 Mo/s maximum.


Cartes Réseau (4)

Les ordinateurs Macintosh :

les Macintosh disposent de deux types de slots : Nubus et PCI Nubus : ancienne machine à base de 68000 PCI : sur Macintosh 4 équipés du

processeur Power PC de Motorola.


Cartes Réseau (4)

Les ordinateurs UNIX :

Les constructeurs normalisent leurs cartes réseau au format PCI : IBM RS/6000 (PCI) Sun (SBUS) HP DEC (turbochannel, Future bus+, XMI)


Cartes Réseau (6)

Un serveur peut compter plusieurs cartes réseau, permet de multiplier la bande passante disponible

Redondance, accroissement de la fiabilité et apporter une solution à la tolérance de panne

Répartition de charge sur plusieurs segments de réseau


Cartes Réseau (7)

Installation d'une carte réseau : paramétrage par jumpers paramétrage par logiciel

Deux paramètres : les adresses d'entrée/sortie ( I/O ) $200 à $380

Les requêtes d'interruption ( IRQ ) ( 0 à 15 )


Cartes Réseau (8)

Driver : 3 standards de driver NDIS de Microsoft. ODI de Novell ( Open Data Link

Interface ) FTP Software Paquet Driver

NDIS et ODI deviennent de standards de fait.


Protocole ARP (1)

Address Resolution Protocol

Permet d'établir la correspondance entre une adresse logique (IP par exemple) et une adresse physique Ethernet @IP indépendant @MAC et

inversement


Protocole ARP (2)

Problème une station connaît l'adresse IP d'une autre

station sur le réseau elle ne connaît pas l'adresse physique de

l'adaptateur réseau et ne peut donc pas lui envoyer de trames

Solution protocole ARP donne l'adresse physique à partir de l'adresse

IP


Protocole ARP (3)

Adr. Eth(a) Adr. Eth(b)

Adr. IP(a) Adr. IP(b)


Protocole ARP (5)

On cherche à établir une communication entre les stations A (émettrice) et B (destinataire).

A émet une trame de broadcasting (adresse physique destinataire = $FF-FF-FF-FF-FF-FF)

On cherche à obtenir l'adresse physique AdrEth(b) du destinataire à partir de son adresse IP AdrIP(b).

$FF.FF.FF.FF.FF.FF.FF AdrEth (a) $0806 Infos ARP FCS


Protocole ARP (6)

Toutes les stations du réseau reçoivent la trame ARP.

La station dont l’adresse IP est Adr. IP(b) retourne une trame ARP de réponse

$0806 Infos ARP FCSAdrEth (a)AdrEth (b)


Protocole ARP (7)

Pour que ARP soit efficace, chaque ordinateur enregistre les associations adresse physique/adresse IP dans une mémoire cache

la mémoire cache permet d’éviter la plupart des diffusions de demande ARP

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