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

Département Informatique2 Contenu du cours Ethernet : Rappels Fast Ethernet : 100Mb/s Gigabit Ethernet : 1Gb/s et plus… Auto-négociation : un pb de compatibilité

Département Informatique3 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 Informatique4 Ethernet (2) 46 octets de données minimum  64 octets/trame (+ préambule + SFD)  51,2  s minimum (‘slot time’)  Longueur maximale = 2,5 km 96 bits inter-trame  9,6  s de ‘blanc’ entre deux trames DestinationPréambuleSFDTypeCRC

Département Informatique5 Contenu du cours Ethernet : Rappels Fast Ethernet : 100Mb/s Gigabit Ethernet : 1Gb/s et plus… Auto-négociation : un pb de compatibilité

Département Informatique6 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  5,12  s minimum  Longueur max = 100 m Inter-trame = 96 bits  0,96  s

Département Informatique7 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 (  3 6 =729 symboles) Au moins 2 transitions (synchro horloge) Signaux à 25MHz (2 ternaires / paire torsadée)  12,5Mo/s  100Mb/s Très peu utilisé

Département Informatique8 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 Informatique9 100baseTx MLT3 Ex : ‘7’=37 h = ,+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 Informatique10 100baseTx Codage 4B/5B Au maximum 2 bits à 0 consécutifs 16 données 11110, 01001, 10100, 10101, 01010, , 01111, 10010, 10011, 10110, , 11011, 11100, contrôles Idle: Start: (J-K) End: (T-R) Error: 00100

Département Informatique11 100baseTx considérations 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 TR  détection début/fin de trame

Département Informatique12 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

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Département Informatique14 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, 4,096  s)  1 champ supplémentaire après le CRC 96 OCTETS intertrame (768 bits, 0,768  s)

Département Informatique baseFx 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 baseTx 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 baseTx Encodage PAM5 -2V, -1V, 0, +1V, +2V signaux analogiques proches  faible tolérance au bruit 5 symboles  2 bits / symbole + correction d’erreurs 5 4 = 625 symboles > 256=2 8 octets ≠ Utilisation d’un treillis de Viterbi 125MHz par paire torsadée (Et la FCC???)

Département Informatique baseTx 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 baseTx Extension 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 Informatique20 Bursting in pictures 100baseTx 1000baseTx Burst mode

Département Informatique21 Contenu du cours Ethernet : Rappels Fast Ethernet : 100Mb/s Gigabit Ethernet : 1Gb/s et plus… Auto-négociation : un pb de compatibilité

Département Informatique22 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 Informatique23 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 Informatique24 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 Informatique25 Auto-négociation Page 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 Informatique26 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 Informatique27 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 Informatique28 Auto-négociation Options avancées (Next Page) Même principe que la page de base 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 Informatique29 Auto-négociation Options 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…