Cours CCNA1 V7 Module 4: Couche physique

Module 4: Couche physique

Objectifs du module

Titre du module: Couche physique

Objectif du module: Expliquer comment les protocoles de la couche physique, les services et les supports de réseau prennent en charge les communications sur les réseaux de données.

4.1 Objectif de la couche physique

La connexion physique

•Avant que les communications réseau peut se produire, une connexion physique à un réseau local doit être établie.

•Cette connexion peut être câblée ou sans fil, selon la configuration du réseau.

•Cela s'applique généralement, que vous envisagiez d'avoir un siège social ou une maison.

•Les cartes d'interface réseau (NIC) permettent de connecter un périphérique au réseau.

•Certains périphériques peuvent avoir une seule carte réseau, tandis que d'autres peuvent avoir plusieurs cartes réseau (avec ou sans fil, par exemple).

•Toutes les connexions physiques n'offrent pas le même niveau de performance.

•Transporte des bits sur le support réseau

•Cette couche accepte une trame complète de la couche liaison de données et la code sous la forme d'une série de signaux transmis au support local.

•C'est la dernière étape du processus d'encapsulation.

•Le périphérique suivant dans le chemin d'accès à la destination reçoit les bits et re-encapsule le cadre, puis décide quoi en faire.

4.2 Caractéristiques de la couche physique

Normes de la couche physique

Composants physiques

Les normes de couche physique couvrent trois domaines fonctionnels:

•Composants physiques

•Codage

•Signalisation

Les composants physiques sont les dispositifs matériels, les supports et autres connecteurs qui transmettent les signaux qui représentent les bits.

•Les composants matériels, tels que les cartes réseau, les interfaces et les connecteurs, les matériaux et les conceptions de câble, sont tous spécifiés dans des normes associées à la couche physique.

Codage

•Le codage convertit le flux de bits en un format reconnaissable par l'appareil suivant dans le chemin du réseau.

•Ce "codage" fournit des modèles prévisibles qui peuvent être reconnus par l'appareil suivant.

•Des exemples de méthodes d'encodage incluent Manchester (illustré dans la figure), 4B/5B et 8B/10B.

Signalisation

•La méthode de signalisation est la façon dont les valeurs de bits, «1» et «0» sont représentées sur le support physique.

•La méthode de signalisation varie selon le type de support utilisé.

Bande passante

•La bande passante est la capacité d'un support à transporter des données.

•La bande passante numérique mesure la quantité de données qui peuvent circuler d'un endroit à un autre dans un laps de temps donné ; combien de bits peuvent être transmis en une seconde.

•Les propriétés physiques des supports, les technologies actuelles et les lois de la physique jouent un rôle dans la détermination de la bande passante disponible.

Terminologie de la bande passante

Latence

•Temps, y compris les retards, nécessaire pour que les données voyagent d'un

point donné à un autre

Débit (Throughput)

•La mesure du transfert de bits à travers le média sur une période de temps

donnée

Débit applicatif (Goodput)

•La mesure des données utilisables transférées sur une période donnée

•Débit applicatif = Débit - frais généraux de trafic

4.3 Câblage en cuivre

Le câblage en cuivre est le type de câblage le plus courant utilisé dans les réseaux aujourd'hui. Il est peu coûteux, facile à installer et présente une faible résistance à la circulation du courant électrique.

Restrictions:

•Atténuation — Plus les signaux électriques doivent circuler longtemps, plus ils

sont faibles.

•Le signal électrique est susceptible d'interférences provenant de deux sources,

 ce qui peut déformer et corrompre les signaux de données (interférences 

électromagnétiques (EMI) et interférences radio (RFI) et diaphonie).

Atténuation:

•Le strict respect des limites de longueur des câbles permettra de réduire

l'atténuation.

•Certains types de câbles en cuivre atténuent l'EMI et la RFI en utilisant le 

blindage métallique et la mise à la terre.

•Certains types de câbles en cuivre atténuent la diaphonie en tordant les fils de 

paires de circuits opposés ensemble.

Paire torsadée non blindée (UTP)

•Le câblage UTP est le support réseau en cuivre le plus courant.

•Terminés par des connecteurs RJ-45.

•Interconnecte les hôtes avec des dispositifs de réseau intermédiaires.

•

Principales caractéristiques de l'UTP

1.La gaine externe protège le fil de cuivre contre les dommages physiques

2.Les paires torsadées protègent le signal des interférences.

3.Isolation en plastique à code couleur isole électriquement les fils entre eux et identifie chaque paire

Paire torsadée blindée (STP)

•Une meilleure protection contre le bruit que l'UTP

•Plus cher que UTP

•Plus difficile à installer que UTP

•Terminés par des connecteurs RJ-45.

•Interconnecte les hôtes avec des dispositifs de réseau intermédiaires.

Caractéristiques principales de STP

1.La gaine externe protège le fil de cuivre contre les dommages physiques

2.Le blindage tressé ou en feuille offre une protection EMI/RFI

3.Le blindage en aluminium pour chaque paire de fils offre une protection EMI/RFI

4.Isolation en plastique à code couleur isole électriquement les fils entre eux et identifie chaque paire

Câble coaxial

Elle se compose des éléments suivants:

1.Gaine de câble extérieure pour éviter des dommages physiques mineurs

2.Une tresse de cuivre tissée, ou feuille métallique, sert de deuxième fil dans le circuit et de blindage pour le conducteur interne.

3.Une couche d'isolation en plastique flexible

4.Un conducteur en cuivre utilisé pour transmettre les signaux électroniques.

Différents types de connecteurs sont utilisés avec un câble coaxial.

Utilisé couramment dans les situations suivantes :

•Installations sans fil-fixer les antennes aux appareils sans fil

•Installations d'internet par câble-câblage des locaux des clients

4.4 Câblage UTP

Propriétés du câblage UTP

L'UTP est constitué de quatre paires de fils de cuivre à code de couleur, torsadés ensemble et enveloppés dans une gaine plastique souple. Aucun blindage n'est utilisé. UTP s'appuie sur les propriétés suivantes pour limiter la diaphonie:

   •Annulation - Chaque fil d'une paire de fils utilise une polarité opposée. Un fil est négatif, l'autre fil est positif. Ils sont tordus ensemble et les champs magnétiques s'annulent efficacement et en dehors des EMI/RFI.

   •Variation des torsions par pied dans chaque fil - Chaque fil est tordu d'une quantité différente, ce qui aide à éviter la croix entre les fils du câble.

Normes de câblage et connecteurs UTP

Les normes relatives à l'UTP sont établies par TIA/EIA. TIA/EIA-568 normalise des éléments tels que:

•Types de câbles

•Les longueurs de câbles

•Connecteurs

•Terminaison du câble

•Méthodes de test

Les normes électriques pour le câblage en cuivre sont établies par l'IEEE, qui évalue le câble en fonction de ses performances. Exemples incluent:

•Catégorie 3

•Catégorie 5 et 5e

•Catégorie 6

        

               

Câbles UTP directs et croisés

4.5 Câblage à fibre optique

Propriétés du câblage en fibre optique

•Pas aussi commun que UTP en raison des dépenses impliquées

•Idéal pour certains scénarios de mise en réseau

•Transmet des données sur de plus longues distances avec une bande passante plus élevée que tout autre support de réseau

•Moins sensible à l'atténuation et complètement immunisé contre les EMI/RFI

•Fabriqué à partir de brins flexibles et extrêmement fins de verre très pur

•Utilise un laser ou une LED pour encoder des bits comme des impulsions de lumière

•Le câble à fibres optiques agit comme un guide d'ondes pour transmettre la lumière entre les deux extrémités avec une perte de signal minimale

Types de supports à fibre optique

Fibre monomode

 

•Très petit noyau

•Utilise des lasers coûteux

•Applications longue distance

 

Fibre optique multimode

•Plus grand cœur

•Utilise des LED moins chères

•Les LED transmettent à différents angles

•Jusqu'à 10 Gbit/s sur 550 mètres

La dispersion correspond à la propagation d'une impulsion lumineuse au fil du temps. Une dispersion accrue signifie une perte accrue de puissance du signal. MMF a une plus grande dispersion que SMF, avec une distance de câble maximale pour MMF est de 550 mètres.

Propriétés du câblage en fibre optique

Actuellement, les câbles à fibre optique sont utilisés dans quatre domaines d'application:

1.Réseaux d'entreprise - Utilisés pour les applications de câblage de la dorsale et l'interconnexion des dispositifs d'infrastructure

2.FTTH (Fiber-to-the-Home) - Utilisé pour fournir des services à large bande toujours disponibles aux foyers et aux petites entreprises

3.Réseaux longue distance - Utilisés par les fournisseurs de services pour relier les pays et les villes

4.Réseaux de câbles sous-marins - Utilisés pour fournir des solutions fiables à haut débit et à grande capacité, capables de survivre dans des environnements sous-marins difficiles jusqu'à des distances transocéaniques.

Dans ce cours, nous nous intéressons principalement à l'utilisation de la fibre au sein de l'entreprise.

Câbles à fibre optique  Connecteurs à fibre optique

Connecteurs ST (Straight-Tip)

Connecteurs LC (Lucent Connector) unidirectionnels

Connecteurs SC (Subscriber Connector)

Connecteurs LC bidirectionnels multimodes

Cordons de brassage en fibre

                

Cordon de brassage multimode SC-SC

 

Cordon de brassage monomode LC-LC

Cordon de brassage multimode SC-SC

Cordon de brassage monomode ST-SC

Une gaine jaune est utilisée pour les câbles à fibre optique monomodes et une gaine orange (ou aqua) pour les câbles multimodes.

 Fibre contre cuivre

La fibre optique est principalement utilisée comme câblage de base pour un trafic élevé, point à point

les connexions entre les installations de distribution de données et pour l'interconnexion des bâtiments

dans les campus multi-bâtiments.

 

 4.6 Supports sans fil

 Propriétés des supports sans fil

Il transporte des signaux électromagnétiques représentant des chiffres binaires en utilisant des fréquences radio ou micro-ondes. Cela offre la plus grande option de mobilité. Le nombre de connexions sans fil continue d'augmenter.

Certaines des limites du sans-fil:

•Zone de couverture - La couverture effective peut être fortement influencée par les caractéristiques physiques du lieu de déploiement.
•Interférence - Le sans-fil est sensible aux interférences et peut être perturbé par de nombreux appareils courants.
•Sécurité - La couverture des communications sans fil ne nécessite aucun accès à un support physique, de sorte que tout le monde peut avoir accès à la transmission.
•Support partagé - Les réseaux locaux sans fil (WLAN) fonctionnent en semi-duplex, ce qui signifie qu'un seul appareil peut envoyer ou recevoir à la fois. L'accès simultané de nombreux utilisateurs au WLAN entraîne une réduction de la bande passante pour chaque utilisateur.

 Types de support sans fil

      L es normes de l'IEEE et du secteur des télécommunications pour les communications de données sans fil

      couvrent à la fois la liaison de données et les couches physiques. Dans chacune de ces normes,

      les spécifications de la couche physique dictent :

•Méthodes de codage des données en signaux radio

•la fréquence et la puissance de transmission

•les besoins relatifs à la réception et au décodage des signaux

•la conception et la mise en service des antennes.

Normes du sans fil:

•Wi-Fi (IEEE 802.11) - Technologie LAN sans fil (WLAN)

•Bluetooth (IEEE 802.15) - Norme WPAN (Wireless Personal Area 

Network)

•WiMAX (IEEE 802.16) - Utilise une topologie point à multipoint pour

fournir un accès sans fil à large bande

•Zigbee (IEEE 802.15.4) - Communications à faible débit de données et à faible consommation d'énergie, principalement pour les applications de l'Internet des objets (IoT)

 LAN sans fil

En général, un réseau local sans fil (WLAN) nécessite les dispositifs suivants :

•Point d'accès sans fil (AP) - Concentrer les signaux sans fil des utilisateurs et se connecter à l'infrastructure de réseau existante basée sur le cuivre

•Adaptateurs NIC sans fil - Fournissent une capacité de communication sans fil aux hôtes du réseau

Il existe un certain nombre de normes WLAN. Lors de l'achat d'équipement WLAN, assurez-vous de la compatibilité et de l'interopérabilité.

Les administrateurs de réseau doivent élaborer et appliquer des politiques et des processus de sécurité rigoureux pour protéger les réseaux locaux sans fil contre les accès non autorisés et les dommages.