Ce qui s'est passéEthernet

Ethernet est la technologie d'organisation la plus courante réseaux locaux. Les normes Ethernet décrivent la mise en œuvre des deux premières couches du modèle OSI - connexions filaires et les signaux électriques (couche physique), ainsi que les formats de blocs de données et les protocoles de contrôle d'accès au réseau (couche liaison). Commençons par l'idée derrière Ethernet. Le nom Ethernet vient de deux mots anglais– éther (éther) et net (réseau). Ethernet utilise le concept d'onde partagée. Chaque PC envoie des données dans cet éther et indique à qui elles sont adressées. Les données peuvent atteindre tous les PC du réseau, mais seul le PC auquel elles sont destinées les traite. D'autres PC ignorent les données des autres. Ce travail s'apparente à la diffusion sur les stations de radio. Toutes les stations de radio diffusent leurs émissions dans un champ électromagnétique commun : l'air radio. Votre radio reçoit des signaux électromagnétiques de toutes les stations. Mais on n’écoute pas tout d’un coup, mais la station dont on a besoin.

Histoire d'Ethernet

Ethernet a été développé dans les années 70 du 20e siècle chez Xerox PARC (Xerox Palo Alto Research Center), un centre de recherche de Xerox. Il peut être surprenant que la technologie réseau de pointe ait été développée par une entreprise de photocopieurs. Cependant, Xerox PARC a développé dans les années 70 : imprimante laser, concept d'ordinateur portable, Interface graphique(1973, 12 ans avant la sortie de Windows 1.0), le principe WYSIWYG et bien plus encore. Cependant, la direction de Xerox ne s'est montrée intéressée que par les développements dans le domaine de l'impression/numérisation/copie. Par conséquent, de nombreuses inventions Xerox PARC sont désormais associées à des noms complètement différents. Alors rappelez-vous, inventer une chose cool en soi ne garantit rien. Convaincre les autres qu’il est génial et le lancer sur le marché sont des tâches tout aussi difficiles.

Revenons aux réseaux. Au début des années 80, Ethernet a été standardisé. Un groupe de normes IEEE 802.3 apparaît, qui décrit Ethernet à ce jour. Là encore, il faut faire une parenthèse lyrique et parler un peu de standardisation. De nos jours, de nombreuses organisations dans le monde adoptent des normes. Par exemple, notre Conseil interétatique pour la normalisation, la métrologie et la certification publie des normes nationales (GOST). Le nom de l’organisation apparaît généralement dans le titre de la norme. Ainsi, le groupe mentionné de normes IEEE 802.3 a été développé et adopté par l'IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. Les normes n’ont actuellement pas force de loi ; leur application ou non est une affaire personnelle pour chacun. Mais si la norme a été adoptée par une organisation faisant autorité (l'IEEE est une organisation très faisant autorité) et qu'elle a déjà été soutenue par les principaux fabricants (DEC, Intel et Xerox étaient à l'origine des premières normes Ethernet), alors il vaut mieux adhérer à la norme. Sinon, l'équipement ne sera pas compatible avec les organisations mentionnées et personne ne l'achètera.

La norme développée par DEC, Intel et Xerox implémentait les ondes communes dans le vrai sens du terme. Tous les ordinateurs du réseau étaient connectés à un câble coaxial commun. Un câble coaxial (coaxial, de co-ensemble et axe - axe, c'est-à-dire « coaxial ») est un câble constitué d'une paire de conducteurs - un fil central et un cylindre métallique qui l'entoure - un écran. L'espace entre le fil et le blindage est rempli d'isolant ; l'extérieur du câble est également recouvert d'une gaine isolante. Ce câble est utilisé par exemple dans les antennes de télévision.

Dans les premiers réseaux Ethernet câble coaxialétait le porteur de l'éther électromagnétique général. Les PC étaient connectés à un câble commun à l'aide de connecteurs spéciaux. Cette structure de connexion est appelée un bus, et le câble commun lui-même est appelé un « bus ».

Chaque PC envoyait des signaux électriques au bus et tous les autres PC les recevaient. Ensuite, le PC devait déterminer à qui ce signal était réellement adressé et, par conséquent, traiter ses propres signaux et ignorer les autres. Bien qu'Ethernet sur câble coaxial n'ait plus été utilisé depuis longtemps, le mécanisme d'adressage des données et le concept d'onde commune sont restés inchangés.

Adresses MAC

Examinons de plus près comment, au niveau de la liaison Ethernet, les données des ondes générales sont distribuées aux destinataires. Commençons en fait par l'adressage. Au niveau de la liaison de données, l'échange de données se produit entre les interfaces réseau, c'est-à-dire les composants d'équipement physiquement connectés au réseau. En règle générale, un appareil possède une interface réseau, c'est-à-dire une connexion physique. Cependant, il existe également des appareils dotés de plusieurs interfaces : vous pouvez par exemple installer plusieurs contrôleurs d'interface réseau (NIC) dans un PC et connecter chacun d'eux au réseau. Par conséquent, en général, il ne faut pas confondre les appareils et leurs interfaces réseau.

Toutes les interfaces du réseau ont leurs propres identifiants uniques - adresses MAC (adresse Media Access Control, adresse de contrôle d'accès au support de stockage). Les réseaux Ethernet utilisent des adresses MAC 48 bits. Ils sont généralement écrits sous forme hexadécimale, en séparant les octets par le signe : ou -. Par exemple, 00-18-F3-05-19-4F.

En règle générale, le fabricant écrit une fois pour toutes l'adresse MAC dans l'équipement lors de sa fabrication, et l'adresse MAC ne peut pas être modifiée. L'unicité des adresses est obtenue comme suit. Les 3 premiers octets de l'adresse indiquent le fabricant de l'appareil et sont appelés identifiant unique organisations (Organizationally Unique Identifier, OUI). Ils ne sont pas attribués arbitrairement, ils sont émis par l'IEEE. Toute organisation qui décide de produire des interfaces réseau s'enregistre auprès de l'IEEE et reçoit son propre identifiant dont l'unicité est garantie par l'IEEE. Une liste des identifiants déjà distribués peut être consultée sur le site Web de l'IEEE. Les 3 derniers octets de l'adresse MAC sont attribués par le fabricant lui-même et sont également surveillés pour leur unicité. Ainsi, à condition que les fabricants respectent les normes, il n’existe pas deux interfaces réseau au monde ayant la même adresse MAC. Mot-clé– sous réserve du respect des normes. Il est techniquement possible de créer une interface avec une adresse MAC arbitraire. Cependant, cela ne mènera à rien de bon.

Comme vous pouvez le deviner, les adresses MAC ne sont pas nécessaires en elles-mêmes. Les adresses MAC vous permettent de spécifier à qui sont exactement destinées les données envoyées par voie hertzienne. Ceci est mis en œuvre comme suit.

Les données sont transmises par voie aérienne non pas sous forme de flux uniforme, mais par blocs. Ces blocs au niveau du lien sont généralement appelés frames. Chaque trame est constituée de services et de données utiles. Les données de service sont un en-tête qui indique l'adresse MAC de l'expéditeur, l'adresse MAC de destination, le type de protocole supérieur, etc., ainsi que la somme de contrôle à la fin de la trame. Au milieu du cadre se trouvent des données utiles, en fait celles qui sont transmises via Ethernet.

La somme de contrôle vous permet de vérifier l'intégrité de la trame. L'expéditeur calcule le montant et l'écrit à la fin du cadre. Le destinataire compte à nouveau le montant et le compare avec celui enregistré dans le cadre. Si les montants correspondent, il est fort probable que les données de la trame n'aient pas été endommagées lors de la transmission. Si le montant ne correspond pas, les données sont définitivement endommagées. Il est impossible de comprendre à partir de la somme de contrôle quelle partie du cadre est endommagée. Par conséquent, si la somme ne correspond pas, la trame entière est considérée comme erronée. C’est presque comme si nous transportions quelque chose, par exemple du charbon, sur un chemin de fer d’urgence. Nous chargeions d’abord le charbon dans les wagons. Les wagons ont leur propre poids, ce qui nous est inutile, mais sans wagons, il est impossible de voyager sur le chemin de fer. Soit chaque voiture atteindra sa destination dans son intégralité, soit elle aura un accident et n'arrivera pas. Il n’arrive pas que la moitié d’une voiture arrive à destination, mais que la moitié de la voiture reste sur des voies cassées.

Si la trame arrive avec une erreur, elle doit être à nouveau transmise. Comment taille plus grande trame, plus il faudra retransmettre de données à chaque erreur. De plus, pendant que l'interface transmet une grande trame, les trames restantes sont obligées d'attendre dans la file d'attente. Par conséquent, il n'est pas rentable de transmettre de très grandes trames et les longs flux de données sont divisés en parties entre les trames. D’un autre côté, réaliser des plans courts n’est pas non plus rentable. Dans les trames courtes, la quasi-totalité du volume sera occupée par les données de service et peu de données utiles seront transmises. Ceci est typique non seulement pour Ethernet, mais aussi pour de nombreux autres protocoles de transfert de données. Par conséquent, chaque norme possède sa propre taille de trame optimale, en fonction de la vitesse et de la fiabilité du réseau. Taille maximum informations utiles transmis en un seul bloc est appelé MTU (maximum transmission unit). Pour Ethernet, il s'agit de 1 500 octets. Autrement dit, chaque trame Ethernet ne peut pas transporter plus de 1 500 octets de données utiles.

Les adresses et trames MAC permettent de partager des données sur les ondes Ethernet communes. L'interface traite uniquement les trames dont l'adresse MAC de destination correspond à sa propre adresse MAC. L'interface DOIT ignorer les trames adressées aux autres destinataires. L’avantage de cette approche est sa facilité de mise en œuvre. Mais il y a aussi de nombreux inconvénients. Premièrement, il y a des problèmes de sécurité. N’importe qui peut écouter toutes les données diffusées sur les ondes publiques. Deuxièmement, les ondes peuvent être remplies d’interférences. En pratique, une carte réseau défectueuse qui envoie constamment des trames peut faire planter l’ensemble du réseau d’entreprise. Troisièmement, une mauvaise évolutivité. Comment plus d'ordinateurs dans le réseau, plus la part d'éther obtenue est petite, moins la capacité du réseau est efficace.

Le concept d'air, d'adresses MAC et de trames Ethernet implémente la deuxième couche (liaison) du modèle OSI. Cette couche n'a pas changé depuis les premières normes Ethernet. Cependant, la couche physique du réseau Ethernet a radicalement changé.

L'administration du système

• Didacticiel

• Qu'est-ce qu'un domaine de collision ?
• Combien de paires sont utilisées pour Ethernet et pourquoi ?
• Quelles paires reçoivent et lesquelles transmettent ?
• Qu'est-ce qui limite la longueur d'un segment de réseau ?
• Pourquoi un cadre ne peut-il pas être plus petit qu’une certaine taille ?

Si vous ne connaissez pas les réponses à ces questions et que vous êtes trop paresseux pour lire les normes et la littérature sérieuse sur le sujet, veuillez vous référer au chat.

Certains pensent que ce sont des choses évidentes, d’autres diront que c’est une théorie ennuyeuse et inutile. Néanmoins, lors des entretiens, vous pouvez périodiquement entendre de telles questions. Mon avis : tous ceux qui doivent se procurer un « sertissage » 8P8C (ce connecteur est généralement appelé à tort RJ-45) doivent savoir ce qui sera discuté ci-dessous. Je ne prétends pas avoir de profondeur académique, je m'abstiendrai des formules et des tableaux, et nous laisserons également de côté le codage linéaire. Nous parlerons principalement de fils de cuivre, pas d'optique, car... ils sont plus répandus dans la vie quotidienne.

La technologie Ethernet décrit simultanément les deux couches inférieures du modèle OSI. Physique et canal. De plus, nous ne parlerons que du physique, c'est-à-dire sur la façon dont les bits sont transférés entre deux appareils voisins.

La technologie Ethernet fait partie du riche héritage du centre de recherche Xerox PARC. Premières versions Ethernet utilisait le câble coaxial comme moyen de transmission, mais au fil du temps, il a été complètement remplacé par la fibre optique et le câble à paire torsadée. Cependant, il est important de comprendre que l’utilisation du câble coaxial a largement déterminé les principes de fonctionnement d’Ethernet. Le fait est que le câble coaxial est un support de transmission partagé. Caractéristique importante d'un environnement partagé : plusieurs interfaces peuvent l'utiliser simultanément, mais une seule doit transmettre à la fois. À l'aide d'un câble coaxial, vous pouvez connecter non seulement 2 ordinateurs entre eux, mais également plus de deux, sans utiliser équipement actif. Cette topologie est appelée pneu. Cependant, si au moins deux nœuds sur le même bus commencent à transmettre des informations simultanément, leurs signaux se chevaucheront et les récepteurs des autres nœuds ne comprendront rien. Cette situation est appelée collision, et la partie du réseau dans laquelle les nœuds se disputent un support de transmission commun - domaine de collision. Afin de reconnaître une collision, le nœud émetteur surveille en permanence les signaux dans l'environnement et si son propre signal transmis diffère de celui observé, une collision est détectée. Dans ce cas, tous les nœuds arrêtent de transmettre et reprennent la transmission via aléatoire intervalle de temps.

Diamètre du domaine de collision et taille minimale du cadre

Imaginons maintenant ce qui se passerait si, dans le réseau représenté sur la figure, les nœuds A et C commençaient à transmettre en même temps, mais parvenaient à le terminer avant de recevoir le signal de l'autre. Ceci est possible avec un message transmis suffisamment court et un câble suffisamment long, car comme nous le savons programme scolaire, la vitesse de propagation de tout signal dans le meilleur cas de scenario est C=3*10 8 m/s. Parce que chacun des nœuds émetteurs ne recevra un contre-signal qu'après avoir déjà fini de transmettre son message - le fait qu'une collision s'est produite ne sera établi par aucun d'entre eux, ce qui signifie qu'il n'y aura pas de retransmission de trames. Mais le nœud B recevra une somme de signaux en entrée et ne pourra en recevoir correctement aucun. Afin d'éviter que cette situation ne se produise, il est nécessaire de limiter la taille du domaine de collision et le minimum taille du cadre. Il n’est pas difficile de deviner que ces quantités sont directement proportionnelles les unes aux autres. Si le volume d'informations transmises n'atteint pas la trame minimale, il est alors augmenté en raison du champ de remplissage spécial, dont le nom peut être traduit par un espace réservé.

Ainsi, plus la taille potentielle du segment de réseau est grande, plus la surcharge est consacrée au transfert de blocs de données. petite taille. Les développeurs de la technologie Ethernet ont dû chercher un juste milieu entre ces deux paramètres, et taille minimale la taille de la trame a été définie sur 64 octets.

Fonctionnement en paire torsadée et duplex intégral

La paire torsadée en tant que support de transmission diffère du câble coaxial en ce sens qu'elle ne peut connecter que deux nœuds et utilise des supports séparés pour transmettre des informations dans des directions différentes. Une paire est utilisée pour la transmission (1,2 broches, généralement des fils orange et blanc-orange) et une paire pour la réception (3,6 broches, généralement des fils verts et blanc-vert). Sur les équipements réseau actifs, c’est l’inverse. Il n'est pas difficile de remarquer qu'il manque la paire centrale de contacts : 4, 5. Cette paire a été volontairement laissée libre : si vous insérez un RJ11 dans la même prise, il occupera exactement les contacts libres. De cette façon, vous pouvez utiliser un câble et une prise pour le réseau local et, par exemple, le téléphone. Les paires du câble sont sélectionnées de manière à minimiser l'influence mutuelle des signaux les uns sur les autres et à améliorer la qualité de la communication. Les fils d'une paire sont torsadés ensemble de sorte que l'influence du bruit externe sur les deux fils de la paire soit à peu près la même.
Pour connecter deux appareils du même type, par exemple deux ordinateurs, on utilise un câble dit croisé, dans lequel une paire connecte les contacts 1,2 d'un côté et 3,6 de l'autre, et la seconde vice versa : 3 ,6 contacts d'un côté et 1 ,2 de l'autre. Ceci est nécessaire pour connecter le récepteur à l'émetteur ; si vous utilisez un câble droit, vous obtenez un récepteur-récepteur, un émetteur-émetteur. Mais désormais, cela n'a d'importance que si vous travaillez avec des équipements archaïques, car... Presque tous les équipements modernes prennent en charge Auto-MDIX, une technologie qui permet à l'interface de déterminer automatiquement quelle paire reçoit et laquelle transmet.

La question se pose : d’où vient la limitation de la longueur des segments Ethernet sur paire torsadée s’il n’y a pas de support partagé ? Le fait est que les premiers réseaux construits sur des câbles à paires torsadées utilisaient des hubs. Un hub (autrement dit un répéteur multi-entrées) est un appareil qui possède plusieurs ports Ethernet et diffuse le paquet reçu sur tous les ports sauf celui d'où provient le paquet. Ainsi, si le hub commençait à recevoir des signaux de deux ports à la fois, alors il ne savait pas quoi diffuser vers les ports restants : c'était une collision. Il en va de même pour les premiers réseaux Ethernet utilisant l'optique (10Base-FL).

Pourquoi alors utiliser un câble à 4 paires si seulement deux des 4 paires sont utilisées ? Une question raisonnable, et voici quelques raisons de le faire :

• Un câble à 4 paires est mécaniquement plus fiable qu'un câble à 2 paires.
• Le câble 4 paires ne devra pas être changé lors du passage à Gigabit Ethernet ou 100BaseT4, qui utilise déjà les 4 paires
• Si une paire est cassée, vous pouvez en utiliser une gratuite à la place et ne pas recâbler le câble
• Possibilité d'utiliser la technologie Power over Ethernet

Malgré cela, dans la pratique, ils utilisent souvent un câble à 2 paires, connectent 2 ordinateurs à la fois à l'aide d'un câble à 4 paires ou utilisent des paires libres pour connecter un téléphone.

Gigabit Ethernet

Contrairement à ses prédécesseurs, Gigabit Ethernet utilise toujours les 4 paires pour la transmission simultanément. Et ce, dans deux directions à la fois. De plus, les informations sont codées non pas sur deux niveaux comme d'habitude (0 et 1), mais sur quatre (00,01,10,11). Ceux. Le niveau de tension à un moment donné code non pas un, mais deux bits à la fois. Cela a été fait afin de réduire la fréquence de modulation de 250 MHz à 125 MHz. De plus, un cinquième niveau a été ajouté pour créer une redondance du code. Il permet de corriger des erreurs lors de la réception. Ce type de codage est appelé codage d'amplitude d'impulsion à cinq niveaux (PAM-5). De plus, afin d'utiliser toutes les paires simultanément Pour recevoir et transmettre, l'adaptateur réseau soustrait son propre signal transmis du signal total pour obtenir le signal transmis par l'autre côté. De cette manière, le mode full-duplex est implémenté sur un seul canal.

En outre

Ethernet 10 Gigabits est déjà largement utilisé par les fournisseurs, mais n'est pas utilisé dans le segment SOHO, car Apparemment, Gigabit Ethernet est largement suffisant. 10GBE utilise des fibres monomodes et multimodes, avec ou sans multiplexage par répartition en longueur d'onde, des câbles en cuivre avec connecteurs InfiniBand, ainsi que des câbles à paires torsadées conformes à la norme 10GBASE-T ou IEEE 802.3an-2006 comme support de distribution.

40 Gigabit Ethernet (ou 40GbE) et 100 Gigabit Ethernet (ou 100GbE). L’élaboration de ces normes s’est achevée en juillet 2010. DANS actuellement principaux fabricants équipement de réseau Des sociétés telles que Cisco, Juniper Networks et Huawei sont déjà occupées à développer et à lancer les premiers routeurs prenant en charge ces technologies.

En conclusion, il convient de mentionner la technologie prometteuse Térabit Ethernet. Bob Metcalfe, le créateur, a suggéré que la technologie serait développée d'ici 2015 et a également déclaré :

Pour réaliser un Ethernet à 1 To/s, de nombreuses limitations doivent être surmontées, notamment les lasers à 1 550 nm et la modulation à 15 GHz. Pour futur réseau nous avons besoin de nouveaux schémas de modulation, ainsi que de nouvelles fibres optiques, de nouveaux lasers, en général, tout est nouveau

MISE À JOUR: Merci au hubbrowser de m'avoir dit que le connecteur que j'ai appelé RJ45 toute ma vie est en réalité 8P8C.
UPD2 :: Merci à l'utilisateur d'avoir expliqué pourquoi les broches 1,2,3 et 6 sont utilisées.

Technologie Ethernet

Technologies et équipements locaux réseaux informatiques

TECHNOLOGIES DE L'INFORMATION EN RÉSEAU partie 2

Conférence 7

Ordinateur informatique(BALEINE)

Comme indiqué dans la leçon précédente, les paquets du niveau du protocole TCP/IP tombent dans la couche liaison de données + physique, où les signaux électriques ou optiques sont transmis sur les lignes de communication conformément à la technologie de transmission de données acceptée (standard).

Ethernet est aujourd’hui la norme de transmission de données sur réseau local la plus courante. Le nombre total de réseaux fonctionnant via le protocole Ethernet est estimé à plus de 5 millions et le nombre d'ordinateurs équipés d'adaptateurs Ethernet installés à plus de 50 millions. Ethernet - ϶ᴛᴏ norme de réseau, développé par Xerox en 1975 et adopté par le comité IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

Cette norme utilise une méthode de séparation des supports - la méthode CSMA/CD (carrier-sense - multiple-acces with collision Detection) - une méthode d'accès multiple avec reconnaissance de porteuse et détection de collision. Cette méthode est utilisée exclusivement dans les réseaux ayant une topologie « bus commun ». Tous les ordinateurs dans une telle topologie ont accès à un bus commun ; tous les ordinateurs ont la capacité de recevoir immédiatement les données que l'un des ordinateurs a commencé à transmettre au bus commun. La facilité de connexion détermine le succès de la technologie Ethernet. La norme Ethernet de base spécifie la transmission informations binaires pour toutes les options environnement physiqueà une vitesse de 10 Mbit/s.

Le principe de fonctionnement d'Ethernet est le suivant.

Pour pouvoir transmettre une trame, l'ordinateur doit s'assurer que le canal de communication (support) est libre. Ceci est réalisé en écoutant l'harmonique fondamentale du signal, également appelée fréquence porteuse (carrier sense, CS). Un signe qu'un canal est inoccupé est l'absence de fréquence porteuse (5 à 10 MHz). Si le support est libre, l'ordinateur commence à transmettre la trame.
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Si à ce moment un autre ordinateur essaie de commencer à transmettre mais constate que le canal est occupé, il est obligé d'attendre que le premier ordinateur arrête de transmettre la trame.

Après la fin de la transmission de la trame, tous les ordinateurs sont obligés de supporter une pause technologique de (9,6 μs). Cette pause est nécessaire pour amener adaptateurs réseau V l'état initial. Le mécanisme d'écoute du support ne garantit pas une situation dans laquelle deux ordinateurs ou plus décident simultanément que le support est libre et commencent à transmettre leurs trames. Dans ce cas, il y a collision, puisque les deux trames entrent en collision sur un câble commun et que les informations sont déformées. (Figure 1). Pour qu'une collision se produise, il n'est pas nécessaire que plusieurs ordinateurs commencent à transmettre de manière absolument simultanée ; une telle situation est peu probable. Il est beaucoup plus probable qu'une collision se produise du fait qu'un ordinateur commence à transmettre la trame avant l'autre, mais avant le deuxième ordinateur, le signal du premier est simplement il n'a pas le temps d'y arriver quand il décide de commencer à émettre. En d’autres termes, les collisions sont des conséquences distribué nature du réseau. Pour déterminer une collision, tous les ordinateurs surveillent simultanément les signaux sur le câble.

En général, la survenue de collisions dépend du type de ligne connexions et distances entre ordinateurs. Aujourd'hui, il existe principalement deux types de lignes de communication : non blindées paire torsadée, désigné comme 10Base – T, et un câble à fibre optique (10 Base – F).

Un réseau basé sur les technologies Ethernet doit être construit de telle manière que la trame envoyée par l'ordinateur via la ligne de communication ait le temps d'atteindre l'ordinateur le plus éloigné avant la fin de la transmission de la trame (Fig. 1).

Les caractéristiques suivantes des lignes de communication ont été obtenues expérimentalement pour assurer l'opérabilité du réseau local :

Le débit Ethernet maximum est de 14 880 ips (pour une longueur de trame minimale de 72 octets) et le minimum est de 813 ips (pour une longueur de trame minimale de 72 octets). longueur maximale 1526 octets).

L'Ethernet 10 mégabits classique au début des années 90 du siècle dernier a cessé de satisfaire les utilisateurs de son bande passante. Ce problème est devenu particulièrement aigu pour la communauté des réseaux lorsque les applications clientes ont commencé à nécessiter des vitesses inaccessibles à la technologie Ethernet de base (par exemple, pour regarder des films).

Pour cette raison, une nouvelle norme a été adoptée en 1995 Ethernet rapide, qui conserve toutes les fonctionnalités de l'Ethernet 10 mégabits de base, mais a cependant une vitesse de transmission de 100 Mbit/s.

Cette norme est utilisée dans le réseau local du BSEU.

Aujourd'hui, des travaux sont en cours pour créer un Gigabit Ethernet 1 000 M/bit. Le principal problème du Gigabit Ethernet est la réduction significative des distances entre ordinateurs (jusqu'à 25 mètres), ce qui augmente considérablement le coût du réseau.

Notez également que la couche liaison utilise également les technologies Token Ring et FDDI, où les trames sont transmises à l'aide d'une trame de jeton spéciale le long de l'anneau dans une direction.

Ordinateur 1

Ordinateur 2

Technologie Ethernet - concept et types. Classification et caractéristiques de la catégorie « Technologie Ethernet » 2017, 2018.

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Ethernet est aujourd’hui la norme de réseau local la plus répandue. Nombre total de réseaux actuellement utilisés

Ethernet rapide

La technologie Fast Ethernet est sensiblement la même que la technologie Ethernet traditionnelle, mais elle est 10 fois plus rapide. Fast Ethernet ou 100BASE-T fonctionne à 100 mégabits par seconde (Mbps) au lieu de 10 pour l'Ethernet traditionnel. La technologie 100BASE-T utilise des trames du même format et de la même longueur qu'Ethernet et ne nécessite aucune modification des protocoles de couche supérieure, des applications ou des systèmes d'exploitation réseau sur les postes de travail. Vous pouvez acheminer et commuter des paquets entre des réseaux 10 Mbps et 100 Mbps sans traduction de protocole et sans les délais associés. La technologie Fast Ethernet utilise le protocole de sous-couche CSMA/CD MAC pour fournir un accès aux médias. La plupart des réseaux Ethernet modernes sont construits sur une topologie en étoile, dans laquelle un hub est le centre du réseau et les câbles reliant le hub vont à chaque ordinateur. La même topologie est utilisée dans les réseaux Fast Ethernet, bien que le diamètre du réseau soit légèrement plus petit en raison de la vitesse plus élevée. Fast Ethernet utilise un câble UTP (à paire torsadée non blindée) comme spécifié dans la spécification IEEE 802.3u pour 100BASE-T. La norme recommande d'utiliser un câble de catégorie 5 avec deux ou quatre paires de conducteurs enfermés dans une gaine en plastique. Les câbles de catégorie 5 sont certifiés pour une bande passante de 100 MHz. 100BASE-TX utilise une paire pour la transmission de données et l'autre pour la détection et la réception de collisions.

La norme Fast Ethernet définit trois modifications avec lesquelles travailler différents types câbles : 100Base TX, 100Base T4 et 100Base FX. Les modifications 100Base TX et 100Base T4 sont conçues pour les paires torsadées, et 100Base FX a été conçue pour les câbles optiques.

La norme 100Base TX nécessite deux câbles à paires torsadées blindés ou non blindés. Une paire est utilisée pour l’émission, l’autre pour la réception. Deux normes de câblage majeures répondent à ces exigences : paire torsadée non blindée de catégorie 5 (UTP-5) et paire torsadée blindée IBM de type 1.

La norme 100Base T4 a des exigences de câblage moins restrictives car elle utilise les quatre paires d'un câble à huit conducteurs : une paire pour la transmission, une pour la réception et les deux paires restantes pour la transmission et la réception. Ainsi, dans la norme 100Base T4, la réception et la transmission des données peuvent s'effectuer sur trois paires. Pour mettre en œuvre des réseaux 100Base T4, des câbles à paires torsadées non blindées de catégorie 3-5 et blindés de type 1 conviennent.

La continuité des technologies Fast Ethernet et Ethernet facilite l'élaboration de recommandations d'utilisation : Fast Ethernet est conseillé dans les organisations qui ont largement utilisé l'Ethernet classique, mais qui ressentent aujourd'hui le besoin d'augmenter la bande passante. Dans le même temps, toute l'expérience accumulée avec Ethernet et, en partie, l'infrastructure réseau sont préservées.

Pour l'Ethernet classique, le temps d'écoute du réseau est déterminé par la distance maximale que peut parcourir une trame de 512 bits sur le réseau en un temps égal au temps de traitement de cette trame sur le poste de travail. Pour un réseau Ethernet, cette distance est de 2500 mètres. Dans un réseau Fast Ethernet, la même trame de 512 bits ne parcourra que 250 mètres dans le temps nécessaire à son traitement sur un poste de travail.

Le principal domaine de travail de Fast Ethernet aujourd'hui est celui des réseaux de groupes de travail et de départements. Il est conseillé de faire la transition vers Fast Ethernet progressivement, en laissant Ethernet là où il fait bien son travail. Un cas évident où Ethernet ne devrait pas être remplacé par Fast Ethernet est celui de la connexion d'anciens Ordinateur personnel avec le bus ISA.

Gigabit Ethernet/

Cette technologie utilise le même format de trame, la même méthode d'accès au support CSMA/CD, les mêmes mécanismes de contrôle de flux et les mêmes objets de contrôle, mais Gigabit Ethernet est plus différent de Fast Ethernet que Fast Ethernet ne l'est d'Ethernet. En particulier, si Ethernet se caractérisait par une variété de supports de transmission pris en charge, ce qui donnait des raisons de dire qu'il pouvait fonctionner même sur des fils barbelés, alors dans Gigabit Ethernet, les câbles à fibres optiques devenaient le support de transmission dominant (ce n'est bien sûr pas le cas). la seule différence, mais nous connaîtrons le reste plus en détail ci-dessous). De plus, Gigabit Ethernet pose des défis techniques incomparablement plus complexes et impose des exigences beaucoup plus élevées en matière de qualité de câblage. Autrement dit, il est bien moins polyvalent que ses prédécesseurs.

NORMES GIGABIT ETHERNET

Des efforts majeurs groupe de travail IEEE 802.3z vise à définir des normes physiques pour Gigabit Ethernet. Il était basé sur la norme ANSI X3T11 Fibre Channel, ou plus précisément sur ses deux sous-niveaux inférieurs : FC-0 (interface et support de transmission) et FC-1 (encodage et décodage). La spécification Fibre Channel dépendante du support spécifie actuellement une vitesse de 1,062 gigabodes par seconde. En Gigabit Ethernet, il a été augmenté à 1,25 Gigabauds par seconde. En prenant en compte l'encodage 8B/10B, nous obtenons un taux de transfert de données de 1 Gbit/s.

Lorsque l'on considère les principes de fonctionnement de toute technologie, il convient de commencer par l'histoire de sa création. La technologie Ethernet est apparue comme l'un des nombreux projets de Xerox PARC Corporation. En 1973, Robert Metcalfe, employé du centre de recherche Xerox, rédige une note décrivant les principes de fonctionnement de la technologie Ethernet. La technologie Ethernet était basée sur le principe du « Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection » (CSMA/CD). La même année, avec David Boggs, il crée le premier réseau connectant deux ordinateurs à une vitesse de 2,944 Mbit/s.

Au fil des années, grâce aux efforts de Robert Metcalfe, les grandes sociétés Intel, Xerox et DEC ont commencé à normaliser le protocole Ethernet. Bientôt, la technologie Ethernet commence à rivaliser avec les principales technologies de l'époque. Technologies de jetons Anneau et Arcnet.

En 1985, le document IEEE 802.3 a été publié, qui décrit une norme de transmission de données à une vitesse de 10 Mbit/s. Les premières normes Ethernet utilisaient le câble coaxial comme support de transmission. Autrement dit, aucun interrupteur ne nous était familier à l’époque. Pour se connecter avec carte réseau ordinateur, des émetteurs-récepteurs ou des connecteurs spéciaux ont été utilisés. Le câble coaxial faisait office de bus commun. Des terminateurs (terminaisons de réseau) ont été installés aux deux extrémités du bus. Il y avait deux versions du premier Ethernet : 10Base5 (câble coaxial épais) et 10Base2 (câble coaxial fin).

En 1991, la norme 10Base-T a été adoptée, qui utilise un câble à double paire torsadée non blindée comme support de transmission. Le câble utilisé est de catégorie 3 (Cat 3). Les connexions des stations terminales ont été réalisées selon une topologie point à point avec appareil spécial— répéteur multiport (hub). Le principe de fonctionnement du concentrateur est assez simple. Il reçoit un signal sur l'un des ports, puis le répète sur tous les autres. Ainsi, la topologie « bus commun » caractéristique d'Ethernet est mise en œuvre avec la division de la bande passante entre tous les hôtes du réseau.

Le 26 octobre 1995, l'Institut IEEE a officiellement adopté la norme 802.3u, qui décrit la technologie Fast Ethernet. Fast Ethernet avait une vitesse de transfert de données élevée de 100 Mbit/s. La méthode d'accès aléatoire CSMA/CD, le format de trame et la topologie en étoile ont été conservés de l'Ethernet traditionnel. Toutes les différences par rapport à Ethernet se concentrent sur niveau physique. Les organisations Fast Ethernet utilisent trois types de câbles : câble multifibre optique (100Base-FX), paire torsadée de catégorie 5 (100Base-TX), paire torsadée de catégorie 3 (100Base-T4).

Au fil du temps, les exigences en matière de vitesse de transfert de données augmentent. L'étape suivante du développement a été la normalisation de la norme Gigabit Ethernet, officiellement appelée IEEE 802.3z. Cette norme a été publié en juillet 1998. IEEE 802.3z comprenait trois types de câbles : 1000BASE-SX - pour la transmission du signal sur fibre optique multimode, 1000BASE-LX - sur fibre optique monomode et le presque obsolète 1000BASE-CX - sur câble en cuivre équilibré blindé.

Après un bref rappel historique, passons directement aux principes de fonctionnement de la technologie Ethernet. Au début de l'article, il a été mentionné qu'Ethernet utilise une méthode appelée « Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection » (CSMA/CD). Ce principe est le « fondement » de toute technologie. Comment est-il?

Toutes les stations sont reliées à un bus commun. Chacun d'eux écoute le médium pour détecter la présence d'un porteur. La présence d'une porteuse signifie qu'une des stations est en train d'émettre une trame. Pour accéder au support de transmission, la station doit détecter l'absence de porteuse, attendre une pause technologique et, s'il n'y a pas de porteuse, elle peut commencer à transmettre sa trame. La trame est transmise sur un bus commun et atteint toutes les stations. Si l'adresse de destination correspond, alors la station reçoit la trame, sinon elle le jette.

Si les stations transmettent des trames simultanément, il y aura collision.

Collision - chevauchement de deux images ou plus

Une fois qu'une collision est détectée, toutes les stations doivent arrêter de transmettre des trames et attendre une courte période de temps aléatoire pour accéder à nouveau au support de transmission.

La description de la méthode montre clairement qu’elle est de nature probabiliste. On suppose que n’importe quelle station peut commencer à transmettre des trames à tout moment. À mesure que le nombre de stations augmente, la probabilité de collisions augmente, de sorte que la norme Ethernet fixe une limite ne dépassant pas 1 024 nœuds dans un réseau. Dans ce cas, la distance maximale entre deux nœuds ne doit pas dépasser 2 500 m.

La norme 802.3 définit le format de trame Ethernet.

Considérez le format du cadre :

• Préambule - est une séquence de bits 10101010..., composée de 7 octets. Le préambule est conçu pour synchroniser les émetteurs-récepteurs.
• SA (Start Delititer) - le délimiteur initial. Se compose d'un octet et correspond à la séquence 10101011. Cette combinaison indique le début de la trame.
• Adresse de destination - adresse de destination. Se compose de 6 octets et indique l'adresse MAC du destinataire.
• Adresse source - adresse source. Indique l'adresse MAC de l'expéditeur.
• L (Longueur) - longueur. Indique la longueur de la trame afin que le récepteur puisse prédire correctement la fin de la trame.
• DSAP - Point d'accès au service de destination. Champ de 1 octet. Il s'agit d'un point d'accès au service sur le système destinataire qui spécifie où sur le système destinataire les tampons mémoire doivent placer les données de trame.
• SSAP - Source Service Access Point - également champ de 1 octet. Il s'agit du point d'accès au service du système émetteur, qui indique où le système de mémoire tampon de l'expéditeur doit placer les données de trame.
• Contrôle - Contrôle. La taille du champ est de 1 à 2 octets. Ce champ indique le type de service requis pour les données. Selon le service à fournir, le champ peut comporter 1 ou 2 octets.
• Données - données. Les données transmises elles-mêmes. Leur longueur peut varier de 46 à 1 500 octets.
• FCS - vérification des erreurs. Cela représente une somme de contrôle.