1000Base-X

La spécification 1000BASE-X utilise des supports à fibre optique. Cette norme est basée sur une technologie basée sur la norme ANSI Fibre Channel (ANSI X3T11).

La technologie 1000BASE-X permet l'utilisation de trois différents environnements transmission, il existe donc trois types: 1000BASE-SX, 1000BASE-LX et 1000BASE-CX.

1000Base-SX

La technologie la plus utilisée et la moins chère basée sur la fibre multimode standard. La distance maximale pour 1000BASE-SX est de 220 mètres. La longueur d'onde utilisée est de 850 nm, S signifie Short Wavelength.

Évidemment, cette valeur ne peut être atteinte qu'avec une transmission de données full-duplex, puisque le temps d'un double turn-over du signal sur deux segments de 220 mètres est de 4400 bt, ce qui dépasse la limite de 4095 bt même sans prendre en compte le répéteur et les adaptateurs réseau. Pour la transmission semi-duplex, les valeurs maximales des segments de fibre doivent toujours être inférieures à 100 mètres.

1000Base-LX

1000BASE-LX est généralement utilisé avec des fibres monomodes, avec une distance de 5 kilomètres. La spécification 1000Base-LX peut également fonctionner sur un câble multimode. Dans ce cas, la distance limite s'avère petite - 550 mètres.

Pour la spécification 1000Base-LX, un laser à semi-conducteur de 1300 nm est toujours utilisé comme source de lumière.

1000Base-СX

La technologie 1000BASE-CX utilise l'environnement le plus distinctif des trois. Il s'agit d'une solution basée sur les applications qui utilise des paires torsadées blindées précoupées.

Le connecteur n'est pas un simple RJ-45, généralement utilisé en 10/100 / 1000Base-T. Au lieu de cela, DB-9 ou HSSDS est utilisé pour terminer ces deux paires de fils. La technologie 1000BASE-CX fonctionne sur des distances allant jusqu'à 25 m, ce qui limite son utilisation à de petites surfaces.

1000Base-T

La spécification 1000Base-T fonctionne sur un câble à paire torsadée de catégorie 5.

Chaque paire de câbles de catégorie 5 a une bande passante garantie allant jusqu'à 100 MHz. Pour transmettre des données sur un tel câble à une vitesse de 1000 Mbit / s, il a été décidé d'organiser une transmission parallèle simultanément sur les 4 paires du câble.

Cela a immédiatement réduit le taux de transfert de données pour chaque paire à 250 Mbps.

Pour encoder les données, le code PAM5 a été appliqué, en utilisant 5 niveaux de potentiel: -2, -1, 0, +1, +2. Par conséquent, en un cycle d'horloge, 2 322 bits d'informations sont transmis sur une paire. Par conséquent, la fréquence d'horloge peut être réduite à 125 MHz au lieu de 250 MHz. Dans le même temps, si vous n'utilisez pas tous les codes, mais transmettez 8 bits par horloge (en 4 paires), le débit de transmission requis de 1000 Mbit / s est maintenu et il y a toujours une réserve de codes inutilisés, car le code PAM5 contient 5 4 \u003d 625 combinaisons, et si 8 bits de données sont transmis en un cycle d'horloge sur les quatre paires, cela ne nécessite que 2 8 \u003d 256 combinaisons. Le récepteur peut utiliser les combinaisons restantes pour contrôler les informations reçues et l'attribution combinaisons correctes sur fond de bruit. Le code PAM5 à 125 MHz se situe dans la bande passante de 100 MHz du câble de catégorie 5.

Pour reconnaître les collisions et organiser le mode full-duplex, la spécification utilise une technique dans laquelle les deux émetteurs travaillent l'un vers l'autre pour chacune des 4 paires dans la même gamme de fréquences, puisqu'ils utilisent le même code potentiel PAM5 (Fig.12) ... Le schéma de découplage hybride H permet à l'émetteur et au récepteur du même nœud d'utiliser simultanément paire torsadée pour la réception et la transmission.

Figure 12. Transmission bidirectionnelle sur 4 paires UTP cat5 en Gigabit

Pour séparer le signal reçu du sien, le récepteur soustrait son signal connu du signal résultant. Ce n'est pas une opération simple et des processeurs de signaux numériques spéciaux - DSP (Digital Signal Processor) sont utilisés pour l'exécuter.

Les champs de trame Préambule (7 octets) et Délimiteur de trame initial (SFD) (1 octet) dans Ethernet sont utilisés pour la synchronisation entre les périphériques d'envoi et de réception. Ces huit premiers octets de la trame sont utilisés pour attirer l'attention des nœuds récepteurs. Essentiellement, les premiers octets indiquent aux récepteurs de se préparer à recevoir une nouvelle trame.

Champ d'adresse MAC de destination

Le champ Adresse MAC de destination (6 octets) est l'identifiant du destinataire prévu. Comme vous vous en souvenez peut-être, cette adresse est utilisée par la couche 2 pour aider les périphériques à déterminer si une trame donnée leur est adressée. L'adresse dans la trame est comparée à l'adresse MAC de l'appareil. Si les adresses correspondent, l'appareil reçoit la trame.

Champ d'adresse MAC source

Le champ Adresse MAC de destination (6 octets) identifie le NIC émetteur ou l'interface de trame. Les commutateurs utilisent également cette adresse pour l'ajouter à leurs tables de mappage. Le rôle des commutateurs sera abordé plus loin dans cette section.

Longueur / type de champ

Pour toute norme IEEE 802.3 antérieure à 1997, le champ Longueur spécifie la longueur exacte du champ de données de trame. Ceci est utilisé plus tard dans le cadre du FCS pour s'assurer que le message a été reçu correctement. Si le but du champ est de définir un type, comme dans Ethernet II, le champ Type décrit le protocole mis en œuvre.

Ces deux utilisations du domaine ont été officiellement fusionnées en 1997 dans la norme IEEE 802.3x car les deux applications étaient communes. Le champ Type Ethernet II est inclus dans la définition de trame 802.3 actuelle. Lorsqu'un nœud reçoit une trame, il doit examiner le champ Longueur pour déterminer quel protocole de couche supérieure y est présent. Si la valeur de deux octets est supérieure ou égale à hexadécimal 0x0600 ou décimal 1536, le contenu du champ Data est décodé selon le type de protocole désigné. Si la valeur du champ est inférieure ou égale à 0x05DC hexadécimal ou 1500 décimal, le champ Longueur est utilisé pour indiquer l'utilisation du format de trame IEEE 802.3. Cela différencie les trames Ethernet II et 802.3.

Données de champs et remplissage

Les champs Données et Remplissage (46 à 1 500 octets) contiennent des données encapsulées d'une couche supérieure, qui est une PDU de couche 3 typique, généralement un paquet IPv4. Toutes les trames doivent avoir au moins 64 octets de long. Si un paquet plus petit est encapsulé, le remplissage est utilisé pour augmenter la taille de la trame à cette taille minimale.

L'IEEE tient à jour une liste de types Ethernet II à usage général.

Dans les réseaux Ethernet, 4 trames sont utilisées au niveau de la couche liaison. différents formats... Cela est dû à la longue histoire du développement de la technologie Ethernet, qui existait avant l'adoption des normes IEEE 802, lorsque la sous-couche LLC n'était pas séparée du protocole général et, par conséquent, l'en-tête LLC n'était pas utilisé.

Les différences de formats de trame peuvent entraîner une incompatibilité entre le matériel et le logiciel réseau conçus pour fonctionner avec une seule norme trame Ethernet... Cependant, aujourd'hui, presque tous les adaptateurs réseau, pilotes d'adaptateur réseau, ponts / commutateurs et routeurs peuvent fonctionner avec tous les formats de trame de la technologie Ethernet utilisés dans la pratique, et le type de trame est reconnu automatiquement.

Vous trouverez ci-dessous une description des quatre types de trames Ethernet (ici, une trame fait référence à l'ensemble des champs liés à la couche liaison, c'est-à-dire aux champs des couches MAC et LLC). Un même type de trame peut avoir des noms différents, par conséquent, ci-dessous pour chaque type de trame, il existe plusieurs des noms les plus courants:

trame 802.3 / LLC (trame 802.3 / 802.2 ou trame Novell 802.2);

trame 802.3 brute (ou trame Novell 802.3);

trame Ethernet DIX (ou trame Ethernet II);

trame Ethernet SNAP.

Les formats de chacun de ces quatre types de trames Ethernet sont indiqués sur la Fig. 10.3.

Cadre 802.3 / LLC

L'en-tête de trame 802.3 / LLC est le résultat de la concaténation des champs d'en-tête de trame définis dans les normes IEEE 802.3 et 802.2.

La norme 802.3 définit huit champs d'en-tête (Figure 10.3; champ de préambule et délimiteur de trame de début non représentés sur la figure).

Champ du préambulese compose de sept octets de synchronisation 10101010. Dans le codage Manchester, cette combinaison est représentée dans le support physique par une forme d'onde périodique avec une fréquence de 5 MHz.

Délimiteur de début de trame (SFD)se compose d'un octet 10101011. L'occurrence de ce motif de bits est une indication que l'octet suivant est le premier octet de l'en-tête de trame.

Adresse de destination (DA)peut avoir une longueur de 2 ou 6 octets. En pratique, des adresses de 6 octets sont toujours utilisées.

Adresse source (SA) -c'est un champ de 2 ou 6 octets contenant l'adresse du nœud qui a envoyé la trame. Le premier bit de l'adresse est toujours 0.

Longueur (Longueur, L) -Champ de 2 octets qui définit la longueur du champ de données dans la trame.

Champ de donnéespeut contenir de 0 à 1500 octets. Mais si la longueur du champ est inférieure à 46 octets, le champ suivant - champ de remplissage - est utilisé pour remplir la trame à la valeur minimale autorisée de 46 octets.

Rembourragese compose d'autant d'octets de remplissage que possible pour fournir une longueur minimale de champ de données de 46 octets. Cela garantit que le mécanisme de détection de collision fonctionne correctement. Si la longueur du champ de données est suffisante, le champ de remplissage n'apparaît pas dans le cadre.

Séquence de vérification de trame (PCS)se compose de 4 octets contenant la somme de contrôle. Cette valeur est calculée à l'aide de l'algorithme CRC-32.

La trame 802.3 est une trame de sous-couche MAC, par conséquent, conformément à la norme 802.2, une trame de sous-couche LLC est insérée dans son champ de données avec les indicateurs de début et de fin supprimés. Le format de trame LLC a été décrit ci-dessus. Étant donné que la trame LLC a une longueur d'en-tête de 3 (en mode LLC1) ou de 4 octets (en mode LLC2), la taille maximale du champ de données est réduite à 1497 ou 1496 octets.

Graphique 10.3. Formats de trame Ethernet

Une trame 802.3 Raw, également appelée trame Novell 802.3, est illustrée à la Figure 4-2. 10.3. Comme vous pouvez le voir sur la figure, il s'agit d'une trame de sous-couche MAC 802.3, mais pas de trame imbriquée de sous-couche LLC. Pendant longtemps, Novell n'a pas utilisé les champs de service de trame LLC dans son système d'exploitation NetWare en raison du manque de nécessité d'identifier le type d'informations intégrées dans le champ de données - il y avait toujours un paquet de protocole IPX, qui pendant longtemps était le seul protocole de couche réseau dans NetWare.

Cadre Ethernet DIX / Ethernet II

La trame Ethernet DIX, également appelée trame Ethernet II, a une structure (voir Figure 10.3) qui est la même que la trame 802.3 Raw. Cependant, le champ 2 octets Longueur (L)802.3 image brute par image Ethernet DIXutilisé comme champ de type de protocole. Ce champ, maintenant appelé Type (T) ou EtherType, a le même objectif que les champs DSAP et SSAP de la trame LLC - pour indiquer le type de protocole de couche supérieure qui a imbriqué son paquet dans le champ de données de cette trame.

Cadre Ethernet CASSER

Pour éliminer l'incohérence dans le codage des types de protocoles dont les messages sont intégrés dans le champ de données des trames Ethernet, le comité 802.2 a mené des travaux pour normaliser davantage les trames Ethernet. Le résultat est une trame Ethernet SNAP (SNAP - Subnetwork Access Protocol). La trame Ethernet SNAP (voir la Figure 10.3) est une extension de la trame 802.3 / LLC en introduisant un en-tête SNAP supplémentaire composé de deux champs: OUI et Type. Le champ Type se compose de 2 octets et répète le format et le but du champ Type de la trame Ethernet II (c'est-à-dire qu'il utilise les mêmes valeurs de code de protocole). Le champ Identificateur unique de l'organisation (OUI) définit l'identificateur de l'organisation qui contrôle les codes de protocole dans le champ Type. L'en-tête SNAP assure la compatibilité avec les codes de protocole dans les trames Ethernet II et fournit un schéma de codage de protocole universel. Les codes de protocole pour les technologies 802 sont contrôlés par l'IEEE, qui a un OUI de 000000. Si d'autres codes de protocole sont nécessaires pour une nouvelle technologie à l'avenir, il suffit de spécifier un identifiant différent de l'organisation attribuant ces codes, et les anciennes valeurs de code resteront en vigueur (dans combiné avec un autre OUI).

Histoire

La technologie Ethernet a été développée en conjonction avec de nombreux premiers projets de Xerox PARC Corporation. Il est généralement admis qu'Ethernet a été inventé le 22 mai 1973, lorsque Robert Metcalfe ( Robert Metcalfe) a rédigé une note pour le responsable du PARC sur le potentiel de la technologie Ethernet. Mais Metcalfe a acquis le droit légal à la technologie quelques années plus tard. En 1976, lui et son assistant David Boggs ont publié une brochure intitulée «Ethernet: commutation de paquets distribuée pour les réseaux informatiques locaux». R. M. Metcalfe et D. R. Boggs... Ethernet: commutation de paquets distribuée pour les réseaux informatiques locaux. // ACM Communications, 19 (5): 395-404, juillet 1976.

Metcalfe a quitté Xerox en 1979 et a fondé 3Com pour promouvoir les ordinateurs et les réseaux locaux (LAN). Il a réussi à convaincre DEC, Intel et Xerox de travailler ensemble et de développer la norme Ethernet (DIX). Cette norme a été publiée pour la première fois le 30 septembre 1980. Il a commencé une rivalité avec deux technologies majeures brevetées, Token Ring et Arcnet, qui ont rapidement été ensevelies sous les vagues déferlantes des produits Ethernet. Dans le processus, 3Com est devenu la principale entreprise du secteur.

La technologie

La norme des premières versions (Ethernet v1.0 et Ethernet v2.0) spécifie qu'un câble coaxial est utilisé comme support de transmission, plus tard il est devenu possible d'utiliser une paire torsadée et un câble optique.

Les variétés populaires d'Ethernet sont désignées comme 10Base2, 100BaseTX, etc. Ici, le premier élément désigne le débit de transmission, Mbps. Deuxième élément:

• Base - transmission directe (non modulée),
• Large - Utilise un câble à large bande avec multiplexage par répartition en fréquence.

Troisième élément: longueur de câble arrondie en centaines de mètres (10Base2 - 185 m, 10Base5 - 500 m) ou support de transmission (T, TX, T2, T4 - paires torsadées, FX, FL, FB, SX et LX - fibre optique, CX - twinaxial câble pour Gigabit Ethernet).

Les raisons du passage à la paire torsadée étaient:

• la capacité de travailler en mode duplex;
• faible coût du câble «à paire torsadée»;
• une plus grande fiabilité des réseaux en cas de défaut de câble;
• immunité élevée au bruit lors de l'utilisation d'un signal différentiel;
• possibilité d'alimentation électrique par câble vers des nœuds basse consommation, par exemple des téléphones IP (Power over Ethernet, norme POE);
• absence de connexion galvanique (flux de courant) entre les nœuds du réseau. Lors de l'utilisation d'un câble coaxial dans des conditions russes, où, en règle générale, il n'y a pas de mise à la terre des ordinateurs, l'utilisation d'un câble coaxial était souvent accompagnée d'une panne de cartes réseau, et parfois même d'un «épuisement» complet de l'unité centrale.

La raison de la transition vers le câble optique était la nécessité d'augmenter la longueur du segment sans répéteurs.

Méthode de contrôle d'accès (pour réseau sur câble coaxial) - accès multiple avec détection de porteuse et détection de collision (CSMA / CD, accès multiple de détection de porteuse avec détection de collision), débit de données 10 Mbps, taille de paquet de 72 à 1526 octets, décrit méthodes de codage des données. Le mode de fonctionnement est semi-duplex, c'est-à-dire que le nœud ne peut pas simultanément transmettre et recevoir des informations. Le nombre de nœuds dans un segment de réseau partagé est limité par la valeur limite de 1024 postes de travail (les spécifications de la couche physique peuvent fixer des limites plus strictes, par exemple, pas plus de 30 postes de travail peuvent être connectés à un segment coaxial mince et pas plus de 100 à un segment coaxial épais). Cependant, un réseau construit sur un seul segment partagé devient inefficace bien avant que la limite du nombre de nœuds ne soit atteinte, principalement en raison du fonctionnement en semi-duplex.

La plupart des cartes Ethernet et autres périphériques prennent en charge plusieurs vitesses de transmission en utilisant la négociation automatique de la vitesse et du duplex pour obtenir la meilleure connexion possible entre les deux périphériques. Si la détection automatique ne fonctionne pas, la vitesse s'adapte au partenaire et le mode de transmission semi-duplex est activé. Par exemple, la présence d'un port Ethernet 10/100 dans un appareil signifie qu'il peut fonctionner en utilisant les technologies 10BASE-T et 100BASE-TX, et le port Ethernet 10/100/1000 prend en charge 10BASE-T, 100BASE-TX et 1000BASE- T.

Premières modifications Ethernet

• Ethernet Xerox - technologie originale, vitesse 3Mbps, existait en deux versions Version 1 et Version 2, format de trame dernière version est encore largement utilisé.
• 10BROAD36 - n'a pas reçu une large diffusion. L'une des premières normes à autoriser le travail à distance. Utilisation d'une technologie de modulation à large bande similaire à celle utilisée dans les modems câble. Le câble coaxial a été utilisé comme support de transmission de données.
• 1BASE5 - également connu sous le nom de StarLAN, a été la première modification de la technologie Ethernet à utiliser des paires torsadées. Il a fonctionné à une vitesse de 1 Mbit / s, mais n'a pas trouvé d'utilisation commerciale.

Ethernet 10 Mbps

• 10BASE5IEEE 802.3 (également appelé "Thick Ethernet") était le développement original d'une technologie 10 Mbps. Suivant une des premières normes IEEE, il utilise un câble coaxial de 50 Ohm (RG-8), avec une longueur de segment maximale de 500 mètres.
• 10BASE2, IEEE 802.3a (appelé "Thin Ethernet") - Un câble RG-58 est utilisé, avec une longueur de segment maximale de 200 mètres, les ordinateurs ont été connectés les uns aux autres pour connecter le câble à carte réseau un connecteur en T est requis et le câble doit avoir un connecteur BNC. Des terminateurs sont requis à chaque extrémité. Pendant de nombreuses années, cette norme a été la principale norme de la technologie Ethernet.
• StarLAN 10 - Le premier développement utilisant un câble à paire torsadée pour la transmission de données à une vitesse de 10 Mbps. Plus tard, il est devenu le standard 10BASE-T.

Bien qu'il soit théoriquement possible de connecter plus de deux appareils fonctionnant en mode simplex à un câble à paire torsadée (segment), un tel schéma n'est jamais utilisé pour Ethernet, contrairement au travail avec un câble coaxial. Par conséquent, tous les réseaux à paires torsadées utilisent une topologie en étoile, tandis que les réseaux coaxiaux utilisent une topologie de bus. Des terminateurs à paire torsadée sont intégrés à chaque appareil et il n'est pas nécessaire d'utiliser des terminateurs externes supplémentaires sur la ligne.

• 10BASE-T, IEEE 802.3i - pour la transmission de données, 4 fils d'un câble à paire torsadée (deux paires torsadées) de catégorie 3 ou 5 sont utilisés. La longueur maximale du segment est de 100 mètres.
• FOIRL - (acronyme de liaison inter-répéteur à fibre optique). Norme de base pour la technologie Ethernet utilisant un câble optique pour la transmission de données. La distance maximale de transmission de données sans répéteur est de 1 km.
• 10BASE-F, IEEE 802.3j - Le terme principal pour une famille de normes Ethernet 10 Mbps utilisant des câbles à fibre optique jusqu'à 2 kilomètres de distance: 10BASE-FL, 10BASE-FB et 10BASE-FP. Parmi ce qui précède, seul 10BASE-FL est largement utilisé.
• 10BASE-FL (Fiber Link) - Version améliorée de la norme FOIRL. L'amélioration concernait une augmentation de la longueur du segment à 2 km.
• 10BASE-FB (Fibre Backbone) - Désormais un standard inutilisé, il était destiné à combiner des répéteurs en un backbone.
• 10BASE-FP (Fibre passive) - Topologie en étoile passive qui ne nécessite pas de répéteurs - jamais utilisée.

Fast Ethernet (Fast Ethernet, 100 Mbps)

• 100BASE-T est un terme général pour les normes qui utilisent des paires torsadées comme support de transmission de données. Longueur de segment jusqu'à 100 mètres. Comprend les normes 100BASE-TX, 100BASE-T4 et 100BASE-T2.
• 100BASE-TX, IEEE 802.3u est une évolution de la norme 10BASE-T pour une utilisation dans les réseaux en étoile. Une paire torsadée de catégorie 5 est utilisée, en fait, seules deux paires de conducteurs non blindées sont utilisées, la transmission de données en duplex intégral est prise en charge, une distance allant jusqu'à 100 m.
• 100BASE-T4 - une norme utilisant une paire torsadée de catégorie 3. Les quatre paires de conducteurs sont concernées, la transmission des données se fait en semi-duplex. Pratiquement pas utilisé.
• 100BASE-T2 - une norme utilisant une paire torsadée de catégorie 3. Seules deux paires de conducteurs sont concernées. Le duplex intégral est pris en charge, où les signaux se propagent dans des directions opposées sur chaque paire. La vitesse de transmission dans un sens est de 50 Mbps. Pratiquement pas utilisé.
• 100BASE-SX est une norme utilisant la fibre multimode. La longueur maximale du segment est de 400 mètres en semi-duplex (pour une détection de collision garantie) ou de 2 kilomètres en duplex intégral.
• 100BASE-FX - une norme utilisant la fibre monomode. La longueur maximale n'est limitée que par l'atténuation dans le câble à fibre optique et la puissance des émetteurs.
• 100BASE-FX WDM est une norme utilisant la fibre monomode. La longueur maximale n'est limitée que par l'atténuation dans le câble à fibre optique et la puissance des émetteurs. Les interfaces sont de deux types, diffèrent par la longueur d'onde de l'émetteur et sont marquées soit de chiffres (longueur d'onde), soit d'une lettre latine A (1310) ou B (1550). Seules les interfaces appairées peuvent fonctionner par paires: d'une part, l'émetteur est à 1310 nm, et d'autre part, à 1550 nm.

Ethernet rapide

Fast Ethernet (IEEE802.3u, 100BASE-X) est un ensemble de normes pour la transmission de données réseaux informatiques, avec des vitesses allant jusqu'à 100 Mbit / s, contrairement à Ethernet conventionnel (10 Mbit / s).

Gigabit Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Gbit / s)

• 1000BASE-TIEEE 802.3ab est une norme utilisant un câble à paire torsadée de catégorie 5e. Les 4 paires sont impliquées dans le transfert de données. Le débit de données est de 250 Mbps sur une paire, la méthode de codage PAM5 est utilisée, la fréquence fondamentale est de 62,5 MHz.
• 1000BASE-TX a été créé par l'Association de l'industrie des télécommunications (eng. Association de l'industrie des télécommunications, TIA) et publiée en mars 2001 sous le nom de Physical Layer Specification of Duplex Ethernet 1000 Mbps (1000BASE-TX) for Category 6 Symmetrical Cabling Systems (ANSI / TIA / EIA-854-2001). "Une spécification Ethernet Full Duplex pour 1000 Mbis / s (1000BASE-TX) fonctionnant sur un câblage à paires torsadées symétriques de catégorie 6 (ANSI / TIA / EIA-854-2001)"). La norme utilise une transmission et une réception séparées (1 paire pour la transmission, 1 paire pour la réception, pour chaque paire, les données sont transmises à une vitesse de 500 Mbit / s), ce qui simplifie grandement la conception des émetteurs-récepteurs. Mais, en conséquence, un système de câbles est nécessaire pour un fonctionnement stable de cette technologie. haute qualitéPar conséquent, 1000BASE-TX ne peut utiliser que des câbles de catégorie 6. Une autre différence significative de 1000BASE-TX est l'absence de circuit de compensation numérique pour les capteurs et le bruit de retour, ce qui fait que la complexité, la consommation d'énergie et le prix des processeurs deviennent inférieurs à ceux des processeurs 1000BASE-T. Basé de cette norme pratiquement aucun produit n'a été développé, bien que 1000BASE-TX utilise un protocole plus simple que la norme 1000BASE-T et puisse donc utiliser une électronique plus simple.
• 1000BASE-X est un terme général pour les normes avec des émetteurs-récepteurs GBIC ou SFP enfichables.
• 1000BASE-SX, IEEE 802.3z est une norme utilisant la fibre multimode. La portée de transmission du signal sans répéteur est jusqu'à 550 mètres.
• 1000BASE-LX, IEEE 802.3z est une norme utilisant la fibre monomode. La portée de transmission du signal sans répéteur est jusqu'à 80 kilomètres.
• 1000BASE-CX - la norme pour les courtes distances (jusqu'à 25 mètres) en utilisant un câble twinax avec une impédance caractéristique de 150 ohms. Remplacé par la norme 1000BASE-T et n'est pas utilisé actuellement.
• 1000BASE-LH (Long Haul) est une norme utilisant la fibre monomode. La portée de transmission du signal sans répéteur est jusqu'à 100 kilomètres.

10 Gigabit Ethernet

La nouvelle norme Ethernet 10 Gigabit comprend sept normes de supports physiques pour LAN, MAN et WAN. Il est actuellement couvert par l'amendement IEEE 802.3ae et devrait être inclus dans la prochaine révision de la norme IEEE 802.3.

• 10GBASE-CX4 - Technologie Ethernet 10 Gigabit pour de courtes distances (jusqu'à 15 mètres) utilisant un câble cuivre CX4 et des connecteurs InfiniBand.
• 10GBASE-SR - Technologie 10 Gigabit Ethernet pour les courtes distances (jusqu'à 26 ou 82 mètres, selon le type de câble), utilisant la fibre multimode. Il prend également en charge des distances allant jusqu'à 300 mètres en utilisant une nouvelle fibre multimode (2000 MHz / km).
• 10GBASE-LX4 - Utilise le multiplexage par division de longueur d'onde pour prendre en charge des distances de 240 à 300 mètres sur fibre multimode. Prend également en charge des distances allant jusqu'à 10 kilomètres lors de l'utilisation de la fibre monomode.
• 10GBASE-LR et 10GBASE-ER - ces normes prennent en charge des distances allant jusqu'à 10 et 40 kilomètres, respectivement.
• 10GBASE-SW, 10GBASE-LW et 10GBASE-EW - Ces normes utilisent une interface physique compatible avec la vitesse et le format de données avec l'interface SONET / SDH OC-192 / STM-64. Ils sont similaires aux normes 10GBASE-SR, 10GBASE-LR et 10GBASE-ER respectivement, car ils utilisent les mêmes types de câbles et les mêmes distances de transmission.
• 10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 - adopté en juin 2006 après 4 ans de développement. Utilise un câble à paire torsadée blindé. Distances - jusqu'à 100 mètres.

La norme 10 Gigabit Ethernet est encore trop jeune, il faudra donc du temps pour comprendre laquelle des normes multimédias ci-dessus sera réellement demandée sur le marché. 10 Gigabits / seconde n'est pas encore la limite. Le développement d'Ethernet 1000 G et plus est déjà en cours.

Distinguons trois éléments principaux de la norme: le format de trame, le système de signalisation entre les postes de travail lors du transfert de données à l'aide du protocole CSMA / CD, et un ensemble de supports physiques: câble coaxial, paire torsadée, câble à fibre optique.

Format de trame Ethernet

En figue. 7-2 montre le format de trame Ethernet. Les champs ont les objectifs suivants:
- Préambule: 7 octets, chacun représentant une alternance de uns et de zéros 10101010. Le préambule vous permet de régler la synchronisation des bits côté réception.
- Délimiteur de trame de début (SFD): 1 octet, la séquence 10101011. indique que d'autres champs d'information de la trame suivront. Cet octet peut être appelé le préambule.
- Adresse de destination (DA, adresse de destination): 6 octets, indique l'adresse MAC de la station (adresses MAC des stations) à laquelle (à laquelle) cette trame est destinée. Il peut s'agir d'une adresse physique unique (monodiffusion), d'une adresse de multidiffusion (multidiffusion) ou d'une adresse de diffusion (diffusion).
- Adresse source (SA): octet, indique l'adresse MAC de la station qui envoie la trame.
- Champ du type ou de la longueur de la trame (T ou L, type ou longueur): 2 octets. Il existe deux formats de trame Ethernet de base (dans les formats bruts de terminologie anglaise) - Ethernet II et IEEE 802.3 (Fig. 7.2), et c'est le champ en question qui a un but différent. Pour une trame EthernetII, ce champ contient des informations sur le type de trame. Voici les valeurs hexadécimales de ce champ pour certains protocoles réseau: 0x0800 pour IP, 0x0806 pour ARP, 0x809B pour AppleTalk, 0x0600 pour XNS et 0x8137 pour IPX / SPX. Avec l'indication dans ce champ d'une valeur spécifique (une des valeurs listées), la trame acquiert un format réel, et dans ce format la trame peut déjà être distribuée sur le réseau.
- Pour une trame IEEE 802.3, ce champ contient la taille d'octet du champ suivant, le champ LLC Data. Si ce nombre entraîne une longueur totale de trame inférieure à 64 octets, un champ Pad est ajouté après le champ LLC Data. Pour le protocole de couche supérieure, il n'y a pas de confusion avec la définition du type de trame, car pour une trame IEEE 802.3, la valeur de ce champ ne peut pas dépasser 1500 (0x05DC). Par conséquent, les deux formats de trame peuvent coexister librement dans le même réseau, de plus, un adaptateur de réseau peut interagir avec les deux types via la pile de protocoles.
- Data (LLC Data): un champ de données traité par la sous-couche LLC. En soi, la trame IEEE 802.3 n'est pas encore définitive. En fonction des valeurs des premiers octets de ce champ, il peut y avoir trois formats finaux pour cette trame IEEE 802.3:
- Ethernet_802.3 (pas un format standard actuellement obsolète utilisé par Novell) - les deux premiers octets de LLC Data sont égaux à 0xFFFF;
- EthernetSNAP (format standard IEEE 802.2 SNAP, qui est le format le plus préféré dans les réseaux modernes, en particulier pour le protocole TCP / IP) - le premier octet de LLC Data est 0xAA;
- Ethernet_802.2 (format standard IEEE 802.2, utilisé par Novell dans NetWare 4.0) - le premier octet de LLC Data n'est ni 0xFF (11111111) ni 0xAA (10101010).

Champ supplémentaire (pad - filler) - rempli uniquement dans le cas où le champ de données est petit, afin d'étendre la longueur de la trame à une taille minimale de 64 octets - le préambule n'est pas pris en compte. La limite inférieure de la longueur de trame minimale est nécessaire pour la résolution correcte des collisions.

Séquence de contrôle de trame (FCS): champ de 4 octets qui spécifie somme de contrôlecalculé en utilisant le contrôle de redondance cyclique sur les champs de la trame, à l'exclusion des préambules SDF et FCS.

Figure: 7.2. Deux formats de trame Ethernet MAC de base

Variantes de base des algorithmes pour un accès aléatoire à l'environnement

Le protocole CSMA / CD définit la nature de l'interaction des postes de travail dans un réseau avec un seul support de transmission de données commun pour tous les appareils. Toutes les stations ont des conditions égales pour la transmission de données. Il n'y a pas de séquence spécifique dans laquelle les stations peuvent accéder au support pour la transmission. C'est dans ce sens que l'on accède à l'environnement de manière aléatoire. La mise en œuvre d'algorithmes d'accès aléatoire semble être une tâche beaucoup plus simple que la mise en œuvre d'algorithmes d'accès déterministes. Étant donné que dans ce dernier cas, un protocole spécial est nécessaire pour contrôler le fonctionnement de tous les périphériques réseau (par exemple, le protocole de circulation de jetons inhérent aux réseaux Anneau de jeton et FDDI), ou un concentrateur maître de périphérique dédié spécial, qui, dans un certain ordre, donnerait à toutes les autres stations la capacité de transmettre (réseaux Arcnet, 100VG AnyLAN).

Cependant, un réseau à accès aléatoire présente un inconvénient, peut-être le principal, - ce n'est pas un fonctionnement du réseau entièrement stable sous une charge élevée, lorsqu'un temps suffisamment long peut s'écouler avant qu'une station donnée puisse transmettre des données. Cela est dû à des collisions qui surviennent entre des stations qui ont commencé à émettre en même temps ou presque simultanément. En cas de collision, les données transmises n'atteignent pas les destinataires et les stations émettrices doivent redémarrer la transmission.

Donnons une définition: l'ensemble de toutes les stations du réseau, dont la transmission simultanée de n'importe quel couple conduit à une collision, est appelé un domaine de collision. En raison de la collision (conflit), des retards imprévisibles dans la propagation des trames sur le réseau peuvent se produire, en particulier lorsque le réseau est fortement chargé (de nombreuses stations tentent de transmettre simultanément dans le domaine de collision,\u003e 20-25), et avec un grand diamètre du domaine de collision (\u003e 2 km). Par conséquent, lors de la construction de réseaux, il est conseillé d'éviter de tels modes de fonctionnement extrêmes.

Le problème de la construction d'un protocole capable de résoudre le plus efficacement les collisions et d'optimiser le fonctionnement du réseau lorsque grandes charges, a été l'une des clés au stade de la formation de la norme Ethernet IEEE 802.3. Au départ, trois approches principales ont été considérées comme candidates pour la mise en œuvre de la norme d'accès aléatoire à l'environnement (Figure 7.3): non persistante, 1-persistante et p-persistante.

Figure: 7.3. Algorithmes d'accès aléatoire multiple (CSMA) et réduction des collisions

Algorithme non persistant. Avec cet algorithme, la station souhaitant émettre est guidée par les règles suivantes.

1. Écoute le support, et si le support est libre (c'est-à-dire s'il n'y a pas d'autre transmission ou s'il n'y a pas de signal de collision), il émet, sinon, le support est occupé, passez à l'étape 2.
2. Si l'environnement est occupé, il attend un temps aléatoire (selon la courbe de distribution de probabilité définie) et retourne à l'étape 1.

L'utilisation d'une valeur d'attente aléatoire dans un environnement occupé réduit la probabilité de collisions. En effet, supposons autrement que deux stations vont émettre presque en même temps, alors que la troisième émet déjà. Si les deux premiers n'avaient pas un temps d'attente aléatoire avant le début de la transmission (au cas où l'environnement s'avérait être occupé), mais seulement écoutaient l'environnement et attendaient qu'il devienne libre, alors après que la troisième station a cessé de transmettre, les deux premiers commenceraient à émettre simultanément, ce qui entraînerait inévitablement aux collisions. Ainsi, l'attente aléatoire élimine la possibilité de telles collisions. Cependant, l'inconvénient de cette méthode se manifeste par une utilisation inefficace de la bande passante du canal. Puisqu'il peut arriver qu'au moment où le support soit libre, la station souhaitant émettre continuera à attendre un certain temps au hasard avant de décider d'écouter sur le support, puisqu'elle avait déjà écouté le support, qui s'est avéré être occupé. En conséquence, le canal restera inactif pendant un certain temps, même si une seule station attend la transmission.

Algorithme 1-persistant. Pour réduire le temps pendant lequel l'environnement n'est pas occupé, un algorithme à 1 persistance peut être utilisé. Avec cet algorithme, la station souhaitant émettre est guidée par les règles suivantes.

1. Écoute l'environnement, et si l'environnement n'est pas occupé, transmet, sinon passe à l'étape 2;
2. Si le support est occupé, il continue à écouter le support jusqu'à ce que le support soit libre, et dès que le support est libéré, il commence immédiatement à transmettre.

En comparant les algorithmes non persistants et 1-persistants, on peut dire que dans l'algorithme 1-persistant, la station souhaitant émettre se comporte plus "égoïstement". Par conséquent, si deux stations ou plus attendent la transmission (attendant que l'environnement soit libre), on peut dire qu'une collision est garantie. Après la collision, les stations commencent à décider quoi faire ensuite.

Algorithme P-persistant. Les règles de cet algorithme sont les suivantes:
1. Si l'environnement est libre, la station avec probabilité p commence immédiatement la transmission ou avec probabilité (1-p) attend l'intervalle de temps T. L'intervalle T est généralement pris égal au temps de propagation maximal du signal de l'extrémité à la fin du réseau;
2. Si le support est occupé, la station continue d'écouter jusqu'à ce que le support soit libre, puis passe à l'étape 1;
3. Si la transmission est retardée d'un créneau T, la station retourne à l'étape 1.

Et ici se pose la question du choix de la valeur la plus efficace du paramètre p. Le principal problème est de savoir comment éviter l'instabilité à des charges élevées. Prenons une situation dans laquelle n stations ont l'intention de transmettre des trames alors que la transmission est déjà en cours. A la fin de la transmission, le nombre attendu de stations qui essaieront d'émettre sera égal au produit du nombre de stations disposées à émettre par la probabilité de transmission, c'est-à-dire que si np\u003e 1, alors en moyenne plusieurs stations essaieront d'émettre en même temps, ce qui provoquera une collision. De plus, dès qu'une collision est détectée, toutes les stations retourneront à l'étape 1, ce qui provoquera une seconde collision. Dans le pire des cas, de nouvelles stations souhaitant émettre peuvent être ajoutées à n, exacerbant davantage la situation, conduisant finalement à une collision continue et à zéro bande passante... Pour éviter une telle catastrophe, pr doit être inférieur à un. Si le réseau est sujet à l'apparition d'états lorsque de nombreuses stations souhaitent simultanément émettre, il est alors nécessaire de diminuer p. Par contre, lorsque p devient trop petit, même une seule station peut attendre en moyenne (1 - p) / p intervalles T avant d'émettre. Donc si p \u003d 0,1, alors le ralenti moyen précédant le transfert sera de 9T.