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Les Réseaux Informatiques

Les Réseaux Informatiques. Ethernet, FastEthernet, Gigabit Ethernet : L’évolution. Laurent JEANPIERRE. Contenu du cours. Ethernet : Rappels Fast Ethernet : 100Mb/s Gigabit Ethernet : 1Gb/s et plus… Auto-négociation : un pb de compatibilité. Ethernet. 1982 (Norme IEEE 802.3,1983)

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Presentation Transcript

  1. Les Réseaux Informatiques Ethernet, FastEthernet, Gigabit Ethernet : L’évolution Laurent JEANPIERRE Département Informatique

  2. Contenu du cours • Ethernet : Rappels • Fast Ethernet : 100Mb/s • Gigabit Ethernet : 1Gb/s et plus… • Auto-négociation : un pb de compatibilité Département Informatique

  3. Ethernet • 1982 (Norme IEEE 802.3,1983) • Couches OSI N°1 • Câbles coaxiaux (10base2/10base5) • Paires torsadées (10baseT) • Transmission en bande de base • Codage Manchester • Couches OSI N°2 • CSMA/CD • Format de trames • Adresses MAC Département Informatique

  4. Ethernet (2) • 46 octets de données minimum •  64 octets/trame (+ préambule + SFD) •  51,2ms minimum (‘slot time’) •  Longueur maximale = 2,5 km • 96 bits inter-trame •  9,6ms de ‘blanc’ entre deux trames Préambule SFD @ Destination @ Source Type Données CRC Département Informatique

  5. Contenu du cours • Ethernet : Rappels • Fast Ethernet : 100Mb/s • Gigabit Ethernet : 1Gb/s et plus… • Auto-négociation : un pb de compatibilité Département Informatique

  6. Fast Ethernet : 100 Mb/s Très ressemblant à Ethernet • 1995, norme 802.3u • Même câbles (pas de coaxial) • CSMA/CD • Trame mini = 46 octets données •  5,12ms minimum •  Longueur max = 100 m • Inter-trame = 96 bits •  0,96ms Département Informatique

  7. 100baseT4 • 4 paires torsadées, cat 3+ • 1 émission • 1 réception • 2 bidirectionnelles ( Half-Duplex) • Codage 8B6T • 8 bits, 6 ternaires • 3 voltages : +V,0,-V ( 36=729 symboles) • Au moins 2 transitions (synchro horloge) • Signaux à 25MHz (2 ternaires / paire torsadée) • 12,5Mo/s 100Mb/s • Très peu utilisé Département Informatique

  8. 100baseTx • 2 paires torsadées, cat 5 (ou +) • 100 MHz par paire •  interdit par FCC (ondes radio ≤ 30MHz) •  codage Manchester impossible • MLT3 • Soit un motif -1V, 0V, +1V, 0V • Bit = 1  valeur suivante • Bit = 0  valeur courante •  fréquence divisée par 4 (au moins) Département Informatique

  9. 100baseTxMLT3 • Ex : • ‘7’=37h=0011 01112 • +1,+1,0,-1,-1,0,+1,0 • Le problème des ‘0’ • Pas de transition (même symbole envoyé) •  Horloge personnelle du receveur •  Limiter Nb de ‘0’ successifs •  Codage 4B/5B Département Informatique

  10. 100baseTxCodage 4B/5B • Au maximum 2 bits à 0 consécutifs • 16 données • 11110, 01001, 10100, 10101, 01010, 01011 • 01110, 01111, 10010, 10011, 10110, 10111 • 11010, 11011, 11100, 11101 • 4 contrôles • Idle : 11111 • Start : 11000-10001 (J-K) • End : 01101-00111 (T-R) • Error : 00100 Département Informatique

  11. 100baseTxconsidérations finales • Horloge à 125MHz • 125M symboles / s • 4B/5B  100Mb/s • MLT3 • Division par 4 de la fréquence • 125Msymboles/s  31,25MHz effectifs • Trames : • JK<trame ethernet habituelle>TR •  détection début/fin de trame Département Informatique

  12. 100baseFx • 2 fibres optiques multi-modes (gradient d’indice) • Transmission en bande de base • Encodage 8B10B • Signaux équilibrés (5*1 + 5*0) • +Signaux de contrôle • 100MHz par fibre • Full Duplex (200Mbps réels) • Longueur Maximale = 400 m Département Informatique

  13. Contenu du cours • Ethernet : Rappels • Fast Ethernet : 100Mb/s • Gigabit Ethernet : 1Gb/s et plus… • Auto-négociation : un pb de compatibilité Département Informatique

  14. Le Gigabit par seconde… • Norme 802.3z (1998) : Ethernet 1Gbps • Norme 802.3ae (2002) : Ethernet 10Gbps • Totalement différent, non étudié ici • (Presque) Compatible avec Ethernet • CSMA/CD • 512 OCTETS minimum (4096 bits, 4,096ms) •  1 champ supplémentaire après le CRC • 96 OCTETS intertrame (768 bits, 0,768ms) Département Informatique

  15. 1000baseFx • 2 Fibres optiques(gradient d’indice / monomode) • Transmission en bande de base • Encodage 8B10B • 125MHz par fibre • Full Duplex (2000Mbps réels) • Longueur Maximale = 550 m / 5km Département Informatique

  16. 1000baseTx • 4 paires torsadées • En émission • En réception • En même temps ! •  électronique de commande très complexe •  très sensible au bruits… • Câbles catégorie 5e, 6, ou 7 • Longueur Maximale = 100 m Département Informatique

  17. 1000baseTx • Encodage PAM5 • -2V, -1V, 0, +1V, +2V • signaux analogiques proches •  faible tolérance au bruit • 5 symboles  2 bits / symbole • + correction d’erreurs • 54 = 625 symboles > 256=28 octets ≠ • Utilisation d’un treillis de Viterbi • 125MHz par paire torsadée (Et la FCC???) Département Informatique

  18. 1000baseTx • Extension de la trame • Garantit la détection des collisions • De 64 octets à 512 octets •  100m au lieu de 10m • MAIS • Majorité de trames courtes •  padding (bourrage) •  perte de bande passante •  Pas meilleur que le 100baseTx…. Département Informatique

  19. 1000baseTxExtension de trame •  Mode ‘burst’ • Insertion de trames • Dans la partie extension • Sans attendre la fin des 512 octets • En respectant l’inter-trame de 96 bits •  récupérer la bande passante perdue • POUR LA MÊME MACHINE UNIQUEMENT • Dans une certaine limite… (Pas de monopolisation) Département Informatique

  20. Trame Trame Trame Trame Trame Trame Trame Trame Trame Trame Trame Trame Bursting in pictures 100baseTx 1000baseTx 1000baseTx Burst mode Département Informatique

  21. Contenu du cours • Ethernet : Rappels • Fast Ethernet : 100Mb/s • Gigabit Ethernet : 1Gb/s et plus… • Auto-négociation : un pb de compatibilité Département Informatique

  22. Interopérabilité… • Problème : Il existe des équipement : • 10Mbps Half-Duplex • 10Mbps Full-Duplex • 100Mbps Half-Duplex • 100Mbps Full-Duplex • 1Gbps Half-Duplex • 1Gbps Full-Duplex • Câbles droits • Câbles croisés • Comment les connecter ensembles ? Département Informatique

  23. Le Normal Link Pulse (NLP) • Emis par tous les équipements réseau • Depuis le 10baseT • En l’absence de signal à émettre Signal de test : • 1 impulsion envoyée toutes les 16,8 ms(60 fois par seconde) • Réception  led verte allumée Département Informatique

  24. Le Fast Link Pulse (FLP) • Depuis le 100baseT • NLP suivie par 1632 impulsions • Pendant 2 ms • 16 clocks • + 1 impulsion = ‘1’ • Pas d’impulsion = ‘0’ •  mot de 16 bits • Mot = configuration de l’équipement Département Informatique

  25. Auto-négociationPage de base (Base Page) • Sélecteur : 5 bits • 32 configurations possibles • Configuration : 8 bits (ex. : sel=1=802.3) • 1=100baseTx (Full-Duplex) • … • 5=10baseT (Half-Duplex) • Remote Fault : 1 bit – Indique une erreur matérielle (câble défectueux, …) • Acknowledge : 1 bit – Indique que la configuration envoyée a bien été reçue • Next Page : Indique la présence d’options avancées Département Informatique

  26. Auto-négociation • Envoi en boucle du mot de contrôle (Ack = 0) • Réception de 3 mots de contrôle identiques (Ack quelconque) • Positionne le bit Ack à 1 • Continue à envoyer en boucle • Réception de 3 mots de contrôle identiques (Ack = 1) • Configuration OK, choix du meilleur mode • Continue à envoyer en boucle (Ack = 1) Département Informatique

  27. Auto-négociation (2) • Et si pas de réponse ??? • Réception du NLP classique • Taille de l’impulsion  Type de matériel • Choix du protocole correspondant • Si disponible • Sinon, communication impossible… • Half-Duplex obligatoirement (impossible de décider si full-duplex ok) •  Moins mauvais choix. Département Informatique

  28. Auto-négociationOptions avancées (Next Page) • Même principe que la page de base • 17-33 impulsions  16 bits • Bit ‘M’ : Message (1) / Données (0) • Bit ‘Acknowledge’ : comme d’habitude  • Bit ‘Acknowledge2’ : 1 si la fonction est supportée • Bit ‘T’ : Sert en interne pour synchroniser l’échange de pages • Bit ‘Next Page’ : d’autres pages suivent • 11 bits ‘MP’ : contenu du message • M=1  code du prochain message (diapo suivante) • M=0  données du dernier code reçu Département Informatique

  29. Auto-négociationOptions avancées (Next Page, 2) • Codes de messages (sur 11 bits) • Null : plus rien à envoyer (attente du partenaire) • Technology Ability 1 : protocoles non supportés par la page de base (1 donnée) • Technology Ability 2 : protocoles non supportés par la page de base (2 données) • Organisation Unique Identifier : code privé, réglé par l’administrateur • Remote Fault : détection de fautes spécifiques • PHY ID : ??? • 2040 codes encore disponibles… Département Informatique

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