Ethernet 10 : Briques de base Création en 1991 Jean-Luc Archimbaud (UREC) Modifications 1993, 1995 Jean-Paul Gautier (UREC) 1995 Danielle BARTHE (LAAS), 1998 Bernard Tuy (UREC) 2000-2001 Christian Hascoët (CCR)

PLAN Éléments de base du réseau ethernet Contraintes topologiques et physiques Exemple d’Ethernet/norme 802.3 Dépannage - Surveillance de base ARS 00/01

Réseau Ethernet : Topologie (1) Un réseau Ethernet peut être formé de plusieurs segments, raccordés entre eux par des répéteurs 2 types de segments Câble coaxial avec stations Segment de liaison (liaison point à point) sans station Entre une station (coupleur Ethernet) et le coaxial, on a : Câble de transceiver (câble de descente, drop câble) Le transceiver lui-même ARS 00/01

Réseau Ethernet : Topologie (2) Le + long chemin entre 2 DTE = Domaine de collision 3 segments avec machine(s) 2 segments de liaison sans machine 4 répéteurs 2.5 km (si réseau tout en coaxial) + drops Temps total de propagation aller/retour de la trame : RTD < 512 temps bit (51.2 µs) (Round Trip Delay) Répéteur Répéteur Répéteur Répéteur. Segment Coaxial Segment Liaison Segment Coaxial Segment Liaison Segment Coaxial ARS 00/01

Réseau Ethernet : Topologie (3) Segment coaxial Atténuation maximale 17 dB/km à 10 MHz Signal Asynchrone en bande de base Encodage Manchester (front montant = 1) 2 niveaux : +2 V et -2 V Taux d'erreur désiré < 10-8 Protection reliée à une terre commune au réseau ARS 00/01

Réseau Ethernet : Topologie (4) Segment coaxial Délai de propagation de la trame < 21.65 temps bit Longueur ≤ 500 m (due au délai de propagation + atténuation) 100 transceivers maximum par segment Problème de réflexion : Á chaque extrémité du segment : une terminaison (bouchon de 50 Ω) Câble marqué par un cercle tous les 2,5 m Plusieurs sections de câble coaxial : Reliées par des connecteurs qui peuvent introduire une réflexion du signal. Longueurs de section imposées : 23.4 m ou 70.2 m ou 117 m (% à l) ARS 00/01

Réseau Ethernet : Topologie (5) Segment de liaison (sans machine) Aussi appelé IRL (Inter Repeater Link) Voir FOIRL pour la Fibre Optique Liaison point à point (entre 2 segments Ethernet) Délai de propagation de la trame < 25.64 temps bit Un répéteur à chaque extrémité Si utilise du coaxial : longueur ≤ 500 m ARS 00/01

Réseau Ethernet : Topologie (6) Dimensionnement du réseau Règle 5-4-3-2 : 5 segments / 4 répéteurs / 3 liaisons avec machines / 2 liaisons sans machines Vrai pour le coaxial (10 base 5 et 10 base 2) Conseil pour 10 base T : Essayer de se limiter à 2 répéteurs en cascade Calcul nécessaire du RTD avec FO, car atténuation beaucoup + faible ARS 00/01

Câble transceiver ou AUI AUI: Attachment Unit Interface (prise des câbles de descente, drop câble, câble AUI) Relie le transceiver et le coupleur Ethernet Longueur < 50 mètres (normalisée). Version simplifiée (Ø réduit) limitée à 7 mètres. Connecteur SUB-D 15 points ou prise AUI mâle : côté station femelle : côté transceiver ARS 00/01

Câble transceiver ou AUI (2) Câble protégé constitué de 4 ou 5 paires torsadées avec une protection (paire = 3 fils) Câble (complet) blindé avec 5 paires :  Paire émission : (3-10 / 4 blindage) Paire réception : (5-12 / 1 blindage) Paire alimentation : (6-13 / 14 blindage) Paire collision : (2-9 / 5 blindage) Paire de contrôle : (7-15 / 8 blindage) ARS 00/01

Câble transceiver ou AUI (3) Paire de contrôle Contrôle en entrée : transceiver vers coupleur Transceiver prêt à transmettre ou non prêt à transmettre (optionnel) Erreur de qualité du signal (SQE). Émis quand Collision (possible à tout instant) SQE test (fin d'émission de trame) Tronque une trame émise (jabber) Contrôle en sortie : coupleur vers transceiver (optionnel). Ordonne au transceiver de : S'isoler du câble (mode moniteur) Passer en mode normal (après reset ou isolation) Se mettre prêt à transmettre ARS 00/01

Prise AUI Sur le connecteur 15 points AUI mâle sur le transceiver : Possibilité de brancher le transceiver avec une prise adaptée au médium utilisé RJ45 pour la paire torsadée BNC pour le coaxial fin Connecteur ST pour la fibre …. Femelle : sur les stations, répéteurs, ponts, routeurs ARS 00/01

Transceiver (1) Appelé MAU : Medium Attachment Unit Alimentation électrique par la station (par AUI) Vampire (cas particulier du gros coaxial) Boîtier avec 2 pointes qui percent le câble 1 qui va jusqu'à l'âme (véhicule les données) 1 qui va jusqu'à la protection (référence) Avantages : pose sans couper le câble et sans interrompre le trafic Désavantages : Précautions pour ne pas couper l'âme ARS 00/01

Transceiver (2) Transmettre et recevoir des bits Détecter les collisions Fonction jabber, et fonction moniteur optionnelle 2 modes de fonctionnement Normal : reçoit et transmet tous les bits Moniteur (ou mode isolé pour test) : Ne transmet pas les bits venant du coupleur Reçoit les bits venant du câble Détecte les collisions ARS 00/01

Transceiver (3) Jabber : Coupe une station en dysfonctionnement Intervient entre 20 ms et 150 ms après le début de l'émission Tronque la trame et active le signal de présence de collision Rien n'est envoyé sur le segment Réinitialisation automatique Signal SQE : Transceiver vers DTE Principalement pour prévenir le DTE de collision Après la fonction jabber Test SQE : pour valider le circuit de détection de collision ARS 00/01

Transceiver (4) Retard induit par un transceiver Sans collision sur segment coaxial < 6 temps bit Sans collision sur segment de liaison < 3 temps bit En détection de collision < 17 temps bit Sert pour le calcul du RTD ARS 00/01

Multi transceiver Appelé aussi Fanout Remplace N (souvent 8) transceivers Cascade maximale de 2 Fanout (64 transceivers) Évite l’utilisation individuelle de transceivers vampire si beaucoup de machines locales, 1 prise AUI femelle et 8 prises AUI male (transceiver) ARS 00/01

Répéteur Fonctions de base : Permet l'extension du réseau Régénérer électroniquement le signal Répétition bit à bit sur les autres segments Délai de propagation environ < 7.5 temps bit Collision "externe" : Extension de fragment (96bits) Collision "interne" : génère "jam" (32 bits) Collision "externe" : Si le repeteur voit un fragment de trame issu d'une collision il est en charge de l'Extension du fragment (96bits) pour que les stations puissent voir de facon sure la collision Collision "interne" : si le repeteur est la cause de la collision il genere comme une station la "jam" (32 bits) ARS 00/01

Le + long chemin d'un réseau IEEE 802.3 Transceiver Drop Liaison 25.6 Liaison 25.6 ARS 00/01

Le + long chemin d'un réseau IEEE 802.3 Évaluation du RTD (10 base 5) : Cas le + défavorable Chemin Aller Chemin Retour Câble de transceiver 10 * 2.57 Câble de transceiver 10 * 2.57 Transceiver 6 * 6 Transceiver 3 * 6 Transceiver liaison 4 * 3 Transceiver liaison 2 * 3 Transceiver collision 5 * 17 Répéteurs 4 * 7.5 Répéteurs 4 * 7.5 Segment 3 * 21.65 Segment 3 * 21.65 Segment de liaison 2 * 25.64 Segment de liaison 2 * 25.64 Total aller 220 bit time Total retour 280 bit time ARS 00/01

Support : câble coaxial 10Base5 (1) 10 comme 10 Mb/s, Base = Baseband, 5 = 500 m Coaxial 50 Ω . Ø 10 mm Gros Ethernet (Thick) Longueur maximale : 500 mètres. Atténuation : 8,5 dB pour 500 m à 10 Mhz Coefficient de vélocité : 0,77c Topologie bus, transceiver vampire Nombre maximum de transceiver : 100 espacé de 2.5 m (câble marqué tous les 2.5 m à cet effet). ARS 00/01

Support : câble coaxial 10Base5 (2) Connecteur AUI (Sub-D 15 points). Avantages : Très bien normalisé, depuis longtemps Pas de perturbation quand on ajoute une station Peu dépendant des "erreurs" des utilisateurs Désavantages : Coût, difficilement maniable, longueur des ajouts ... Transceiver vampire non récupérable quand on enlève une station ARS 00/01

Supports : câble coaxial 10Base2 (1) Coaxial 50 Ω . Ø 4.6 mm. Ethernet fin (Thin) Longueur maximale : 185m. (10Base2 ≈ 200 m) Atténuation : 8.5 dB pour 185 m à 10 Mhz Coefficient de vélocité : 0,65c Topologie en bus avec 30 transceivers au maximum espacés de 0.5m mini (tronçons de longueur quelconque) Connecteur BNC. Distance bus-transceiver < 4cm (!pas de rallonge) ARS 00/01

Supports : câble coaxial 10Base2 (2) Avantages : Le moins cher, Très maniable, avec distances correctes Désavantages : Pas de prise murale "sans danger" Si on enlève un transceiver (volontairement pour ajouter une station ou "involontairement"), on arrête tout le réseau ARS 00/01

Supports : Câble Paires torsadées (1) 10BaseT (T comme Twisted Pair) Câbles 2 paires torsadées 100 Ω non blindés (UTP). 0,405mm (AWG 26) < Ø < 0,644 mm (AWG 22). 7 rotations par pied (30 cm). Atténuation : 11,5 dB pour 100 m entre 5 et 10 Mhz Coefficient de vélocité : 0.66c ARS 00/01

Supports : Câble Paires torsadées (2) Topologie physique en étoile (liaison point à point). Longueur maximale station/répéteur : 100 m Connecteur RJ45. 2 paires (émission/réception) Avantages : Câble universel, utilisé pour de plus haut débit ethernet Insensible aux erreurs de manipulation des utilisateurs Désavantages: Limitations en distance ARS 00/01

Supports : Câble Paires torsadées (3) Link détection Absence de trames => test de la qualité de la liaison Envoi de Link Test Pulse Liaison défectueuse = Aucun signal reçu durant un intervalle de 50 à 150 ms Remise en fonction automatique si 2 à 10 Link Test Pulse consécutifs sont reçus ARS 00/01

Supports : Câble Paires torsadées (4) Schéma câblage : câble droit 2 paires émission/réception Broche 1 2 3 4 5 6 7 8 Broche 1 2 3 4 5 6 7 8 ARS 00/01

Câbles croisés Connexion de machines de même type (Station vers station, répéteur vers répéteur) Pour FO : simple inversion des fibres Broche Fonction 1 TX+ 2 TX- 3 RX+ 4 Inutilisé 5 Inutilisé 6 RX- 7 Inutilisé 8 Inutilisé ARS 00/01

Supports : Fibre optique 1989 : FOIRL et 1992 : 10 base F Distance maximale : 2000 m, 2 fibres Transceiver optique : optique <=> électrique Fibre multimode 62.5/125 µm Liaison point à point (attention au RTD longue distance) Avantages : Insensible aux perturbations, distances Désavantages : Coût ARS 00/01

Calcul du RTD Médias Matériel Câble AUI : 2,57 50 m Câble 10 base 2 : 9,5 185 m Câble 10 base 5 : 21.64 500 m Câble 10 base T : 5,66 100 m Fibre 10 base F : 100 2000m Matériel Transceiver : 6 (réception) / 3 (émission) / 17 (collision) Répéteur : 7,5 ARS 00/01

Supports : Bilan Coaxial gros et fin obsolète (de - en - de matériel disponible) L'avenir est à la paire torsadée en pré-câblage ou post-câblage, à l'intérieur des bâtiments Entre des bâtiments, utiliser la fibre optique Tous les supports peuvent être mixés Ethernet est un jeu (avec règles) de construction ARS 00/01

Dépannage Surveillance (1) Trouver la cause des dysfonctionnements La principale cause de panne : Le câblage Solutions : Installer un câblage propre, adapté à l'environnement, segmenté Bien connaître son réseau : carte à jour Pour trouver la panne : Méthode empirique (déplacement bouchon de terminaison) Suivre le parcours du câble (voir les dernières interventions) Analyseur (très cher) ou valises de test (câblage) Le câblage constitue la fondation du réseau ARS 00/01

Dépannage Surveillance (2) Un réseau Ethernet peut s'écrouler : diffusion La charge dépend de nombreux facteurs Transceiver, coupleur, répéteur, ... matériel défectueux Parfois erreur de configuration de routage réseau (re-direction) Ethernet chargé à 5 Mb/s est trop chargé Taux de collision élevé > 10 % des trames transmises voir également netstat (commande Unix), tcpdump … Surveillance des compteurs des machines réseau (voyants aussi) Intéressant d'avoir l'évolution de la charge Il faut procéder par dichotomie : Isoler chaque segment et/ou déconnecter les stations ... Redirection : exemple routeur pris pour la route par défaut, qui redirige vers la vrai route par défaut (interface de routeur avec tout d'un cote et rien sur l'autre interface) ARS 00/01

Dépannage Surveillance (3) Valises de tests : Pour câble cuivre ou pour fibre optique Indique la distance de coupure d'un coaxial Mesure de budget optique Permet de connaître l'état du câblage Obligatoire pour faire la recette d'un réseau Ethernet ARS 00/01

Dépannage Surveillance : Analyseur Logiciel + Carte Ethernet (équipement professionnel) Très cher Bonne connaissance des protocoles nécessaire Générer du trafic, simuler un protocole Cumuler des indicateurs et établir des statistiques Cerner des problèmes sur les protocoles, au dessus d'Ethernet Impossible de se connecter par telnet, www ... L'analyseur permet de connaître le contenu du dialogue entre 2 stations. Plus généraliste : la station d'administration Très utile sur un réseau de taille importante ARS 00/01

Conseils Être maître de son réseau Connaître son réseau et suivre son évolution Connaître la fonction de chaque élément Connaître les protocoles utilisés Noter toutes les modifications du réseau Surveillance avec analyseur et/ou par station d'administration de réseau SNMP SNMP : Simple Network Management Protocol ARS 00/01