7.1 Trames Ethernet
Encapsulation Ethernet
•Il fonctionne au niveau de la
couche liaison de données et de la couche physique.
•Ethernet est une famille de
technologies de réseau définies par les normes IEEE 802.2 et 802.3.
Sous-couches de liaison de données
Les
normes 802 LAN/MAN, y compris Ethernet, utilisent deux sous-couches distinctes
de la couche de liaison de données pour fonctionner :
•Sous-couche
LLC: (IEEE 802.2) Place des informations
dans la trame pour identifier le protocole de couche réseau utilisé pour la
trame.
•Sous-couche
MAC : (IEEE 802.3, 802.11 ou 802.15)
Responsable de l'encapsulation des données et du contrôle d'accès aux supports,
et fournit l'adressage de couche de liaison de données.
Sous-couche MAC
La
sous-couche MAC est responsable de l'encapsulation des données et de l'accès au
support.
Encapsulation
de données
L'encapsulation
des données IEEE 802.3 comprend les éléments suivants :
1.Trame Ethernet - Il s'agit de la structure
interne de la trame Ethernet.
2.Adressage Ethernet - La trame Ethernet comprend
à la fois une adresse MAC source et de destination pour fournir la trame
Ethernet de la NIC Ethernet à la NIC Ethernet sur le même réseau local.
3.Détection des erreurs Ethernet - La trame Ethernet comprend
une remorque FCS (trame Check Sequence) utilisée pour la détection des erreurs.
Accès
aux supports
•La sous-couche MAC IEEE 802.3
comprend les spécifications des différentes normes de communication Ethernet
sur différents types de supports, y compris le cuivre et la fibre optique.
•L'Ethernet hérité utilisant une
topologie de bus ou des concentrateurs est un support semi-duplex partagé.
Ethernet sur un support semi-duplex utilise une méthode d'accès basée sur les
contentieux, détection d'accès multiple et détection de collision (CSMA/CD).
•Les réseaux locaux Ethernet
d'aujourd'hui utilisent des commutateurs qui fonctionnent en duplex intégral.
Les communications duplex intégral avec commutateurs Ethernet ne nécessitent
pas de contrôle d'accès via CSMA/CD.
Champs de trame Ethernet
•La taille minimale des trames
Ethernet est de 64 octets et la taille maximale de 1 518 octets.
Le champ préambule n'est pas inclus dans la description de la taille d'une
trame.
•Toute trame inférieure à 64 octets
est interprétée comme un «fragment de collision» ou une «trame incomplète» et
est automatiquement rejetée par les périphériques récepteurs. Les trames de
plus de 1 500 octets de données sont considérées comme des trames
« jumbo » (géantes) ou « baby giant frames » (légèrement
géantes).
•Si la taille d’une trame transmise
est inférieure à la taille minimale ou supérieure à la taille maximale, le
périphérique récepteur abandonne la trame. Les trames abandonnées sont souvent
le résultat de collisions ou d’autres signaux rejetés et Ils sont considérés
comme invalides. Les trames Jumbo sont généralement prises en charge par la
plupart des commutateurs et cartes réseau Fast Ethernet et Gigabit Ethernet.
7.2 Adresse MAC Ethernet
Adresses MAC et hexadécimal
•Par conséquent, une adresse MAC
Ethernet 48 bits peut être exprimée en utilisant seulement 12 valeurs
hexadécimales.
•Sachant qu'un octet (8 bits)
est un regroupement binaire courant, la plage binaire de 00000000 à 11111111
correspond, dans le format hexadécimal, à la plage de 00 à FF.
•En hexadécimal, les zéros non
significatifs sont toujours affichés pour compléter la représentation de 8
bits. Par exemple, la valeur binaire 0000 1010 correspond à 0A au format
hexadécimal.
•Les nombres hexadécimaux sont
souvent représentés par la valeur précédée de 0x (par exemple, 0x73) pour
distinguer les valeurs décimales et hexadécimales dans la documentation.
•L'hexadécimal peut également être
représenté par un indice 16, ou le nombre hexadécimal suivi d'un H (par
exemple, 73H).
Adresses MAC Ethernet
•Dans la norme Ethernet du réseau
local, chaque périphérique réseau se connecte au même support partagé.
L'adressage MAC fournit une méthode d'identification des périphériques au
couche de liaison de données du modèle OSI.
•Une adresse MAC Ethernet est une
adresse 48 bits exprimée en 12 chiffres hexadécimaux. Parce qu'un octet est
égal à 8 bits, nous pouvons également dire qu'une adresse MAC a une longueur de
6 octets.
•Toutes les adresses MAC doivent
être uniques au périphérique Ethernet ou à l'interface Ethernet. Pour ce faire,
tous les fournisseurs qui vendent des périphériques Ethernet doivent s'inscrire
auprès de l'IEEE pour obtenir un code hexadécimal unique à 6 (c'est-à-dire 24
bits ou 3 octets) appelé l'identifiant unique de l'organisation (OUI).
•Une adresse MAC Ethernet est
constituée d'un code OUI de fournisseur hexadécimal à 6, suivi d'une valeur
attribuée par le fournisseur hexadécimal à 6.
Traitement des trames
•Lorsqu'un périphérique transfère un
message à un réseau Ethernet, l'en-tête Ethernet inclut une adresse MAC source
et une adresse MAC de destination.
•Lorsqu'une carte réseau reçoit une
trame Ethernet, elle observe l'adresse MAC de destination pour voir si elle
correspond à l'adresse MAC physique du périphérique stockée dans la mémoire
vive (RAM). En l’absence de correspondance, la carte réseau ignore la trame. Si
elle correspond, la carte réseau transmet la trame aux couches OSI, et la
désencapsulation a lieu.
Remarque: les
cartes réseau Ethernet acceptent également les trames si l'adresse MAC de
destination est un groupe de diffusion ou de multidiffusion auquel l'hôte
appartient.
•Tout périphérique qui est la source
ou la destination d'une trame Ethernet possède une carte réseau Ethernet et,
par conséquent, une adresse MAC. Cela inclut les postes de travail, les
serveurs, les imprimantes, les appareils mobiles et les routeurs.
Adresse MAC de monodiffusion
Avec
Ethernet, des adresses MAC différentes sont utilisées pour la monodiffusion
(unicast), la multidiffusion (multicast) et la diffusion (broadcast) sur la
couche 2.
•L'adresse MAC de monodiffusion est
l'adresse unique utilisée lorsqu'une trame est envoyée à partir d'un seul
périphérique émetteur, à un seul périphérique destinataire.
•Le processus qu'un hôte source
utilise pour déterminer l'adresse MAC de destination est appelé protocole ARP
(Address Resolution Protocol). Le processus qu'un hôte source utilise pour
déterminer l'adresse MAC de destination associée à une adresse IPv6 est connu
sous le nom de découverte du voisin (ND).
Remarque: l'adresse MAC source doit
toujours être une monodiffusion.
Adresse MAC de diffusion
Une
trame de diffusion Ethernet est reçue et traitée par chaque périphérique du
réseau local Ethernet. Les caractéristiques d'une diffusion Ethernet sont les
suivantes :
•L'adresse MAC de destination est
l'adresse FF-FF-FF-FF-FF-FF au format hexadécimal (48 uns en notation binaire).
•Il est inondé tous les ports de
commutateur Ethernet sauf le port entrant. Il n'est pas transmis par un
routeur.
•Si les données encapsulées sont un
paquet de diffusion IPv4, cela signifie que le paquet contient une adresse IPv4
de destination qui a toutes les adresses (1) dans la partie hôte. Cette
numérotation implique que tous les hôtes sur le réseau local (domaine de
diffusion) recevront le paquet et le traiteront.
Adresse MAC de multidiffusion
Une
trame de multidiffusion Ethernet est reçue et traitée par un groupe de
périphériques appartenant au même groupe de multidiffusion.
•Il existe une adresse MAC de
destination 01-00-5E lorsque les données encapsulées sont un paquet de
multidiffusion IPv4 et une adresse MAC de destination de 33-33 lorsque les
données encapsulées sont un paquet de multidiffusion IPv6.
•Il existe d'autres adresses MAC de
destination de multidiffusion réservées lorsque les données encapsulées ne sont
pas IP, telles que STP (Spanning Tree Protocol).
•Il est inondé de tous les ports de
commutateur Ethernet sauf le port entrant, sauf si le commutateur est configuré
pour l'écoute multidiffusion. Il n'est pas transféré par un routeur, sauf si le
routeur est configuré pour router les paquets de multidiffusion.
•Dans la mesure où les adresses
multidiffusion représentent un groupe d’adresses (parfois appelé groupe
d’hôtes), elles ne peuvent s’utiliser que dans la destination d’un paquet. La
source doit toujours être une adresse de monodiffusion.
•Comme avec les adresses
monodiffusion et de diffusion, l’adresse IP multidiffusion nécessite une
adresse MAC multidiffusion correspondante pour remettre les trames sur un
réseau local.
7.3 Table d’adresses MAC
Notions de base sur le commutateur
•Un commutateur Ethernet de couche2
utilise des adresses MAC pour prendre des décisions de transmission. Il ignore
totalement les données (protocole) transportées dans la partie données de la
trame, comme un paquet IPv4, un message ARP ou un paquet ND IPv6. Les décisions
du commutateur concernant la transmission de données reposent uniquement sur
les adresses MAC Ethernet de couche 2.
•Contrairement à un concentrateur
Ethernet qui répète les bits sur tous les ports sauf le port entrant, un
commutateur Ethernet consulte une table d'adresses MAC pour décider de la
transmission de chaque trame.
•Lorsqu'un commutateur est activé,
la table d'adresses MAC est vide
Remarque: la table d'adresses MAC est
parfois appelée table de mémoire associative (CAM).
Apprentissage et transmission du
commutateur
Examine
l'adresse MAC source
Le
commutateur vérifie si de nouvelles informations sont disponibles sur chacune
des trames entrantes. Pour cela, il examine l'adresse MAC source de la trame et
le numéro du port par lequel la trame est entrée dans le commutateur. Si
l'adresse MAC source n'existe pas, elle est ajoutée à la table , tout comme le
numéro du port d'entrée. Si l'adresse MAC source existe, le commutateur
réinitialise le compteur d'obsolescence de cette entrée. Par défaut, la plupart
des commutateurs Ethernet conservent les entrées dans la table pendant
5 minutes.
Remarque: si l'adresse MAC source existe
dans la table mais sur un port différent, le commutateur la traite comme une
nouvelle entrée. L'ancienne entrée est alors remplacée par la même adresse MAC
associée au numéro de port actuel.
Rechercher
l'adresse MAC de destination (Transférer)
Si
l'adresse MAC de destination est une adresse monodiffusion, le commutateur
recherche une correspondance entre l'adresse MAC de destination de la trame et
une entrée dans sa table d'adresses MAC. Si l'adresse MAC de destination se
trouve dans la table, le commutateur transfère la trame par le port spécifié.
Si l'adresse MAC de destination ne se trouve pas dans la table, le commutateur
transfère la trame sur tous les ports sauf celui d'entrée. Cela s'appelle une
monodiffusion inconnue.
Remarque: si l'adresse MAC de destination
est une diffusion ou une multidiffusion, la trame est également envoyée sur
tous les ports à l'exception du port entrant.
Filtrage des trames
À
mesure qu'un commutateur reçoit des trames de différents périphériques, il
remplit sa table d'adresses MAC en examinant l'adresse MAC source de chaque
trame. Si la table d'adresses MAC du commutateur contient l'adresse MAC de
destination, il peut filtrer la trame et la diffuser sur un sol port.
7.4 – Méthodes de transmission et vitesses de
commutation
Méthodes de transmission de trames sur
les commutateurs Cisco
Les
commutateurs utilisent l'une des méthodes suivantes de transmission des données
entre des ports réseau :
•La commutation Store and Forward - Cette méthode de
transmission de trame reçoit la trame entière et calcule le CRC. Si le CRC est
valide, le commutateur recherche l'adresse de destination qui détermine
l'interface de sortie. La trame est ensuite acheminée par le port approprié.
•La commutation cut-through - Cette méthode achemine la
trame avant qu'elle ne soit entièrement reçue. Au minimum, l'adresse de
destination de la trame doit être lue avant que celle-ci ne soit retransmise.
•Un grand avantage de la commutation
store-and-forward est qu'elle détermine si une trame a des erreurs avant de
propager la trame. En cas d’erreur détectée au sein de la trame, le commutateur
ignore la trame. L’abandon des trames avec erreurs réduit le volume de bande
passante consommé par les données altérées.
•la commutation par stockage et
retransmission (store-and-forward) est nécessaire pour l’analyse de la qualité
de service (QOS) sur des réseaux convergés où la classification des trames pour
la priorité du trafic est indispensable. Par exemple, les flux de données de
voix sur IP doivent être prioritaires sur le trafic Web.
Commutation cut-through
Dans
le cas de la commutation cut-through, le commutateur agit sur les données à
mesure qu’il les reçoit, même si la transmission n’est pas terminée. Le
commutateur met une quantité juste suffisante de la trame en tampon afin de
lire l’adresse MAC de destination et déterminer ainsi le port auquel les
données sont à transmettre. Le commutateur ne procède à aucun contrôle d’erreur
dans la trame.
Il
existe deux variantes de la commutation cut-through :
•Commutation rapide (Fast-Forward) - Offre
le plus faible niveau de
latence en transférant immédiatement un paquet après
lecture de
l'adresse de destination. Du fait que le mode de commutation
Fast-
Forward entame la transmission avant la réception du paquet tout entier,
il peut arriver que des paquets relayés comportent des erreurs. La carte
réseau
de destination rejette le paquet défectueux à la réception. La
commutation
Fast-Forward est la méthode de commutation cut-through
classique.
•Commutation sans fragment -
Un compromis entre la latence élevée
et l'intégrité élevée de la commutation en
différé et la latence faible et
l'intégrité réduite de la commutation en avance
rapide, le commutateur
stocke et effectue un contrôle d'erreur sur les 64
premiers octets de la
trame avant de la transmettre. Étant donné que la plupart
des erreurs et
des collisions réseau se produisent au cours des 64 premiers
octets,
cela
garantit qu'aucune collision ne s'est produite avant le transfert
de la
trame.
Mise en mémoire tampon sur les
commutateurs
Un
commutateur Ethernet peut utiliser une technique de mise en mémoire tampon pour
stocker des trames avant de les transmettre.
•La mise en mémoire tampon partagée
entraîne également des images plus volumineuses qui peuvent être transmises
avec moins de trames supprimées. La commutation asymétrique permet
l'utilisation de différents débits de données sur différents ports. Par conséquent,
plus de bande passante peut être dédiée à certains ports (p. ex. port serveur).
Paramètres de duplex et de vitesse
Les
paramètres de bande passante et de mode duplex de chaque port de commutateur
sont des paramètres fondamentaux. Il est essentiel que ceux du port de
commutateur et des périphériques connectés (ordinateur ou autre commutateur)
soient en adéquation.
Deux
types de paramètres bidirectionnels sont employés pour les communications dans
un réseau Ethernet :
•Mode duplex intégral -
Les deux extrémités de la connexion
peuvent envoyer et recevoir des données
simultanément.
•Mode semi-duplex :
une seule extrémité de la connexion peut
envoyer des données à la fois.
La
négociation automatique est une option proposée sur la plupart des commutateurs
Ethernet et des cartes réseau. Elle permet l'échange automatique d'informations
sur le débit et le mode duplex entre deux périphériques.
Remarque: les ports Gigabit Ethernet ne
fonctionnent qu'en duplex intégral.
Paramètres de duplex et de vitesse
•Le conflict du mode duplex est
l'une des causes les plus fréquentes de problèmes de performances sur les
liaisons Ethernet 10/100 Mbps. Il se produit lorsqu'un port sur la liaison
fonctionne en semi-duplex tandis que l'autre port fonctionne en mode duplex
intégral.
•Cela se produit lorsque l'un des
ports ou les deux ports d'une liaison sont réinitialisés et qu'après le
processus de négociation automatique, les deux partenaires de la liaison ne
possèdent plus la même configuration.
•Le problème peut également survenir
lorsque des utilisateurs reconfigurent un côté d'une liaison et oublient d'en
faire autant de l'autre côté. La négociation automatique doit être soit activée
soit désactivée des deux côtés. La meilleure pratique consiste à configurer les
deux ports de commutateur Ethernet en duplex intégral.
Auto-MDIX
Les
connexions entre les appareils nécessitaient une fois l'utilisation d'un câble
croisé ou d'un câble direct. Le type de câble requis dépendait du type de
dispositifs d'interconnexion.
Remarque : Une connexion directe entre
un routeur et un hôte nécessite une connexion croisée.
•Désormais, la plupart des
commutateurs prennent en charge la fonction de commutation automatique
d'interface en fonction du support (auto-MDIX). Lorsque vous activez cette
fonction, le commutateur détecte le type de câble connecté au port et configure
les interfaces en conséquence.
•La fonction Auto-MDIX est activée
par défaut sur les commutateurs qui fonctionnent avec la version Cisco IOS
12.2(18)SE ou une version ultérieure. Toutefois, la fonctionnalité peut être
désactivée. Pour cette raison, vous devez toujours utiliser le type de câble
correct et ne pas compter sur la fonction Auto-MDIX.
•Auto-MDIX peut être réactivé à
l'aide de la commande mdix auto interface configuration.
0 commentaires:
Enregistrer un commentaire