Ethernet est un protocole de réseau informatique à commutation de paquets implémentant la couche physique et la sous-couche Medium Access Control du modèle OSI mais le protocole Ethernet est classé dans la couche de liaison, car les formats de trames que le standard supporte est normalisé et peut être encapsulé aussi dans d'autres protocoles que les couches physiques MAC et PHY (En électronique et en technologie informatique, PHY est une abréviation couramment utilisée pour...) de l'Ethernet (Ethernet est un protocole de réseau local à commutation de paquets. Bien qu'il...), ces couches physiques faisant l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) de normes séparées en fonction des débits, du support de transmission, longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) et conditions environnementales.
C'est au départ une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) de réseau local (Un réseau local, souvent désigné par l'acronyme anglais LAN de Local Area Network, est un...) permettant que toutes les machines d'un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) soient connectées à une même ligne de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...), formée de câbles cylindriques (câble coaxial, paires torsadées). Le standard qui a été le plus utilisé dans les années 1990 et qui l'est toujours est le 802.3 de l'IEEE (maintenant aussi adopté comme norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un...) internationale ISO/CIE 8802-3). Ce dernier a largement remplacé d'autres standards comme le Token Ring et l'ARCNET.
Le nom Ethernet vient de l'éther, milieu mythique dans lequel baigne l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.), et net, abréviation de réseau en anglais. Le réseau ancêtre ALOHAnet utilisait les ondes radiofréquences se propageant dans l'éther.
L'Ethernet a originellement été développé comme l'un des projets pionniers du Xerox (Xerox est une entreprise américaine, basée à Stamford (Connecticut).) PARC (Un Parc est un terrain naturel enclos,[1] formé de bois ou de prairies, dans lequel ont été...). Une histoire commune veut qu'il ait été inventé en 1973, quand Bob Metcalfe écrit un mémo à ses patrons à propos du potentiel d'Ethernet. Metcalfe affirme qu'Ethernet a en fait été inventé sur une période de plusieurs années. En 1976, Robert Metcalfe et David Boggs (l'assistant de Metcalfe) ont publié un document (Dans son acception courante un document est généralement défini comme le support physique d'une...) intitulé Ethernet : Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks (Ethernet : commutation de paquets (La commutation de paquets, ou plus généralement la commutation d'étiquettes est une des...) distribuée pour les réseaux informatiques locaux).
Metcalfe a quitté Xerox en 1979 pour promouvoir l'utilisation des ordinateurs personnels et des réseaux locaux, et a formé l'entreprise 3Com (3Com est un fabricant d'équipements réseau, la société a été créée en 1979 par Robert...). Il réussit à convaincre DEC, Intel et Xerox à travailler ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) pour promouvoir Ethernet en tant que standard. Ethernet était à l'époque en compétition avec deux systèmes propriétaires, Token Ring et ARCnet, mais ces deux systèmes ont rapidement diminué en popularité face à l'Ethernet. Pendant ce temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), 3Com est devenue une compagnie majeure du domaine des réseaux informatiques.
L'Ethernet est basé sur le principe de membres (pairs) sur le réseau, envoyant des messages dans ce qui était essentiellement un système radio, captif à l'intérieur d'un fil ou d'un canal commun, parfois appelé l'éther. Chaque pair est identifiée par une clé globalement unique, appelée adresse MAC (En réseau informatique une adresse MAC (Media Access Control address) est un identifiant...), pour s'assurer que tous les postes sur un réseau Ethernet aient des adresses distinctes.
Une technologie connue sous le nom de Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (Détection de porteuse (Une porteuse est un signal sinusoïdal de fréquence et amplitude constantes. Elle est...) avec accès multiples et détection de collision) ou CSMA/CD (CSMA/CD (abréviation de Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection, en anglais) est un...) régit la façon dont les postes accèdent au média (On nomme média un moyen impersonnel de diffusion d'informations (comme la presse, la radio, la...). Au départ développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...) durant les années 1960 pour ALOHAnet à Hawaii en utilisant la radio, la technologie est relativement simple comparée à Token Ring ou aux réseaux contrôlés par un maître. Lorsqu'un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant...) veut envoyer de l'information, il obéit à l'algorithme suivant :
En pratique, ceci fonctionne comme une discussion ordinaire, où les gens utilisent tous un médium commun (l'air) pour parler à quelqu'un d'autre. Avant de parler, chaque personne attend poliment que plus personne ne parle. Si deux personnes commencent à parler en même temps, les deux s'arrêtent et attendent un court temps aléatoire. Il y a de bonnes chances que les deux personnes attendent un délai (Un délai est d'après le Wiktionnaire, « un temps accordé pour faire une...) différent, évitant donc une autre collision. Des temps d'attente exponentiels sont utilisés lorsque plusieurs collisions surviennent à la suite.
Comme dans le cas d'un réseau non commuté, toutes les communications sont émises sur un médium partagé, toute information envoyée par un poste est reçue par tous les autres, même si cette information était destinée à une seule personne. Les ordinateurs connectés sur l'Ethernet doivent donc filtrer ce qui leur est destiné ou non. Ce type de communication " quelqu'un parle, tous les autres entendent " d'Ethernet est une de ses faiblesses, car, pendant que l'un des nœuds émet, toutes les machines du réseau reçoivent et doivent, de leur côté, observer le silence. Ce qui fait qu'une communication à fort débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers...) entre seulement deux postes peut saturer tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) un réseau local.
De même, comme les chances de collision sont proportionnelles au nombre de transmetteurs et aux données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) envoyées, le réseau devient extrêmement congestionné au-delà de 50 % de sa capacité (indépendamment du nombre de sources de trafic). Pour résoudre ce problème, les commutateurs ont été développés afin de maximiser la bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la...) disponible.
Suivant le débit utilisé, il faut tenir compte du domaine de collision (Un domaine de collision est une zone logique d'un réseau informatique où les paquets de données...) régi par les lois de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) et notamment le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) électronique dans un câble de cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre...). Si l'on ne respecte pas ces distances maximales entre machines, le protocole CSMA/CD n'a pas lieu d'exister.
De même si on utilise un commutateur, CSMA/CD est désactivé. Et ceci pour une raison que l'on comprend bien. Avec CSMA/CD, on écoute (Sur un voilier, une écoute est un cordage servant à régler l'angle de la voile par rapport à...) ce que l'on émet, si quelqu'un parle en même temps que moi il y a collision. Il y a donc incompatibilité avec le mode full-duplex des commutateurs.
{10 Mbit/s, 51,2 µs,2500 m} {100 Mbit/s, 5,12 µs,250 m} {1000 Mbit/s, 0,512 µs,25 m}
Il y a quatre types de trame (Le mot trame peut désigner :) Ethernet :
Ces différents types de trame ont des formats et des valeurs de MTU différents mais peuvent coexister sur un même médium physique.
La version 1 originale de Xerox possède un champ de 16 bits identifiant (En informatique, on appelle identifiants (également appelé parfois en anglais login) les...) la taille de trame, même si la longueur maximale d'une trame était de 1500 octets. Ce champ fut vite réutilisé dans la version 2 de Xerox comme champ d'identification, avec la convention que les valeurs entre 0 et 1500 indiquaient une trame Ethernet originale, mais que les valeurs plus grandes indiquaient ce qui a été appelé l'EtherType, et l'utilisation du nouveau format de trame. Ceci est maintenant supporté dans les protocoles IEEE 802 en utilisant l'entête SNAP.
L'IEEE 802.x a de nouveau défini le champ de 16 bits après les adresses MAC comme la longueur. Comme l'Ethernet I n'est plus utilisé, ceci permet aux logiciels de déterminer si une trame est de type Ethernet II ou IEEE 802.x, permettant la cohabitation des deux standards sur le même médium physique. Toutes les trames 802.x ont un champ LLC. En examinant ce dernier, il est possible de déterminer s'il est suivi par un champ SNAP ou non.
Synthèse graphique
Image extraite du document de G.Requilé du CNRS
Intégralité du document sur : [pdf] http://www.lmgc.univ-montp2.fr/~requile/documents/reseau/LLC.pdf
En octets
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 -------------- 1513 | 1514 | 1515 | 1516 | 1517 |
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Attention il existe d'autres types de trames Ethernet spécifiant la longueur notamment ainsi que d'autres particularités. Avec pour le champs Type de protocole les valeurs suivantes :
Remarques :
La section ci-dessous donne un bref résumé de tous les types de média d'Ethernet. En plus de tous ces standards officiels, plusieurs vendeurs ont implémenté des types de média propriétaires pour différentes raisons -- quelquefois pour supporter de plus longues distances sur de la fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de...).
Le nouveau standard Ethernet 10 Gigabits entoure sept types de média différents pour les réseaux locaux, réseaux métropolitains et réseaux étendus. Il est actuellement spécifié par un standard supplémentaire, l'IEEE 802.3ae, et va être incorporé dans une révision future de l'IEEE 802.3.
L'Ethernet 10 Gigabits est assez récent, et il reste à voir lequel des standards va obtenir l'acceptation des compagnies.
Détails techniques de 10GBASE-R utilisé sur LAN & 10GBASE-W utilisé sur WAN et encapsulant Ethernet dans une trame SDH ou SONET (SONET est un modèle de norme de transmission optique. C'est un protocole de couche 1 du modèle...).