Ethernet

Ethernet er en protokol til lokalt netværk til pakkeskift . Det er en international standard: ISO / IEC 802-3 .

Oprindeligt designet i begyndelsen af ​​1970'erne til at forbinde computere, der er tilsluttet det samme koaksialkabel (analogt med væskedistributionsnet - vand, gas - eller kabel-tv i samme bygning) siden 1990'erne bruges Ethernet på snoede par meget ofte til tilslutning af klientstationer (koaksialkablet er blevet erstattet af koncentratorer - hub - derefter switche - switch ) og fiberoptiske versioner til kernen i netværket. Denne konfiguration har stort set fortrængt andre standarder som Token Ring , FDDI og ARCnet . I de senere år Har de trådløse varianter af Ethernet ( IEEE 802.11-standarder , kendt som “  Wi-Fi  ”) været meget vellykkede, både til personlige og professionelle installationer.

Ethernet tilbyder ikke en garanti for god dataleverance, som overlades til de højere protokollag.

Navnets oprindelse

I tidlige Ethernet-netværk sender koaksialkabel data til alle tilsluttede maskiner, ligesom radiobølger når alle modtagere. Navnet Ethernet stammer fra denne analogi før XX th  århundrede , er bølgerne forestillet spredte i ether , en hypotetisk midten formodes at bade universet. Med hensyn til suffikset net er det forkortelsen af ​​ordet netværk ("netværk") på engelsk .

Historie

Ethernet blev oprindeligt udviklet som et af de banebrydende projekter i Xerox PARC . En almindelig historie fortæller, at den blev opfundet i 1973 , da Robert Metcalfe skrev en note til sine chefer om Ethernet-potentialet. Metcalfe hævder, at Ethernet blev opfundet over en periode på flere år. I 1975 udgav Robert Metcalfe og David Boggs (Metcalfes assistent) et dokument med titlen Ethernet: Distribueret pakkeomskiftning til lokale computernetværk .

Metcalfe forlod Xerox i 1979 for at fremme brugen af ​​pc'er og lokale netværk og grundlagde firmaet 3Com . Det lykkedes ham at overbevise DEC , Intel og Xerox om at arbejde sammen om at fremme Ethernet som standard i slutningen af ​​en periode, hvor producenternes tænkning vendte sig mod decentraliseret computing .

Ethernet I (10  Mb / s ) -standarden eller "DIX" ( DEC Intel Xerox ) blev udgivet i 1980, efterfulgt af en Ethernet II-revision i 1982. IEEE blev inspireret af DIX-standarden og offentliggjorde sin IEEE 802.3- standard i 1983 .

Ethernet var på det tidspunkt i konkurrence med to proprietære systemer, Token Ring ( IBM , nyere) og ARCnet ( TRW - Matra , ældre); disse to systemer over tid faldt i popularitet og forsvandt derefter over for Ethernet på grund af lavere omkostninger på grund af masseproduktion og efterfølgende opgraderinger til Ethernet. Ethernet havde også færre topologiske begrænsninger end Token Ring (på CeBIT i 1995 kunne vi eksperimentelt se et simuleret hvidt loft brugt som et Ethernet-medium, signalerne passerede gennem infrarødt). I løbet af denne tid er 3Com vokset til en stor virksomhed inden for computernetværk .

Generel beskrivelse

Indledende standardisering

Ethernet er baseret på princippet om medlemmer (jævnaldrende) på netværket, der sender meddelelser i det, der i det væsentlige var et radiosystem, fanget inden for en fælles ledning eller kanal, undertiden benævnt etheren . Således Ethernet blev oprindeligt designet til en fysisk og logisk bus topologi (alle signalerne transmitteret modtages af alle de tilsluttede maskiner). Hver peer identificeres af en globalt unik nøgle, kaldet en MAC-adresse , for at sikre, at alle stationer på et Ethernet-netværk har forskellige adresser uden forudgående konfiguration.

Kollisioner

En teknologi kendt som Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ( CSMA / CD ) styrer, hvordan stationer får adgang til medier. Oprindeligt udviklet i 1960'erne til ALOHAnet på Hawaii ved hjælp af radio , er teknologien relativt ligetil sammenlignet med Token Ring eller master-kontrollerede netværk. Når en computer vil sende information, overholder den følgende algoritme :

Hovedprocedure
  1. Ramme klar til transmission.
  2. Hvis mediet ikke er ledigt, skal du vente, indtil det bliver ledigt, så vent på interframe-tiden (9,6  μs i 10 Mbit / s Ethernet  ) og starte transmissionen.
  3. Hvis der opdages en kollision, skal du starte proceduren for kollisionsstyring. Ellers er transmissionen vellykket.

En station, der registrerer en kollision, sender et kollisionssignal på mediet kaldet et "jam-signal" (en sekvens på 4 til 6 bytes).

Procedure for kollisionsstyring
  1. Fortsæt transmission i en minimumsramme (64 bytes) for at sikre, at alle stationer registrerer kollisionen.
  2. Hvis det maksimale antal transmissioner (16) er nået, annulleres transmissionen.
  3. Vent et tilfældigt tidspunkt afhængigt af antallet af transmissionsforsøg.
  4. Genoptag hovedproceduren.

I praksis fungerer dette som en almindelig chat, hvor folk alle bruger et fælles medium (luft) til at tale med en anden. Før de taler, venter hver person høfligt, indtil ingen taler. Hvis to personer begynder at tale samtidigt, stopper begge og venter på en kort tilfældig tid. Der er en god chance for, at de to mennesker venter på en anden tidsramme og dermed undgår endnu en kollision. Eksponentielt stigende ventetider bruges, når der opstår flere kollisioner i træk.

Som i tilfældet med et ikke-koblet netværk sendes al kommunikation over et delt medium, al information sendt af en station modtages af alle de andre, selvom denne information var beregnet til en enkelt person. Computere, der er tilsluttet Ethernet, skal derfor filtrere, hvad der er beregnet til dem eller ej. Denne type "nogen taler, alle andre hører" kommunikation af Ethernet var en af ​​dens svagheder, for mens en af ​​noderne transmitterer, modtager alle maskiner i netværket og skal til gengæld overholde signalet. Dette betyder, at en højhastighedskommunikation mellem kun to stationer kan mætte et helt lokalt netværk.

Da chancerne for kollision er ligeledes proportionale med antallet af sendere og de sendte data, bliver netværket ekstremt overbelastet ud over 50% af dets kapacitet (uanset antallet af trafikkilder).

Afhængigt af den anvendte bithastighed skal der tages hensyn til kollisionsdomænet underlagt fysikens love og især den endelige udbredelseshastighed for signalerne i et kobberkabel. Hvis den maksimale afstand mellem maskiner ikke respekteres, bliver CSMA / CD- protokollen inaktiv, og kollisionsdetektering fungerer ikke længere korrekt.

Topologi

Historisk brugte Ethernet busser på koaksialkabler , især af typen 10BASE5 og derefter 10BASE2 . Det blev senere tilpasset til 10BASE-T til brug af fysiske topologier i stjerne på kabelforskruet par , peers er forbundet til hubberne ( hubber ) , hvilket ikke ændrer Ethernet-arten: den logiske topologi forbliver bus , mediet forbliver delt, alle modtager alle rammerne, der er altid kun et segment , alle ser kollisionerne.

Diffusions- og kollisionsdomæner

Ethernet er et transmissionstypenetværk , dvs. det er muligt at sende (inklusive efterfølgende udvikling på anmodning) en given ramme til alle stationer, der er forbundet til Ethernet-netværket, hvilket således udgør et udsendelsesdomæne .

Det er muligt at forbinde to Ethernet- segmenter ved hjælp af en bro, der gentager og videresender identisk (i modsætning til en router ) rammerne for et segment til et andet segment . De således forbundne to segmenter danner et enkelt diffusionsdomæne , på den anden side danner de hver deres kollisionsdomæne (kollisionerne krydser ikke broen ).

Større udvikling: switchet Ethernet (switche)

For at løse problemer i forbindelse med kollisioner er switches ( switches ) blevet udviklet til at maksimere den tilgængelige båndbredde ved at optage de snoede kabelpar (og senere ved at tilføje den optiske fiber). En switch er en slags multiport- bro , hvor hvert punkt-til-punkt-link mellem en vært og switchen derefter er et segment med sit eget kollisionsdomæne . I dette tilfælde ændres egenskaberne ved Ethernet markant:

  • den fysiske topologi er ikke længere i en bus, men i en stjerne (som med nav );
  • den logiske topologi er ikke længere en bus (delt medium), men er også i en stjerne: kommunikation mellem to givne jævnaldrende er isoleret (i modsætning til hubs og koaksiale Ethernet- busser ), hvilket klart øger transmissionskapaciteten på det globale netværk. Hvert vært1 / vært2-par kommunikerer sammen gennem en slags virtuel punkt-til-punkt-forbindelse oprettet af switchen;
  • kommunikation kan ske i fuld duplex (samtidig transmission og modtagelse), og der er ikke længere nogen kollision. For at gøre dette er CSMA / CD deaktiveret (i CSMA / CD-tilstand lytter senderen til, hvad den sender, og hvis nogen taler på samme tid som senderen, er der en kollision, som er uforenelig med fuld tilstand. -Duplex ) ;
  • de maksimale afstande er ikke længere begrænset af udbredelseshastigheden (der er ikke længere nogen kollision, der skal detekteres), men kun af dæmpningen af ​​signalerne i kablerne.

Standardisering

Historisk

Historisk set er Ethernet en de facto-standard, der er beskrevet siden 1980 af Ethernet / DIX-specifikationerne. Derudover offentliggjorde IEEE sin egen IEEE 802.3- standard i 1983 med inspiration fra denne de facto-standard. Der er derfor faktisk en Ethernet II / DIX-standard på den ene side (fra 1982) og en IEEE 802.3- standard på den anden side (fra 1983). De to standarder er interoperable. Derefter blev de normative opdateringer formaliseret af IEEE , og 802.3 tog desuden officielt hensyn til aspekter af DIX i 1998 (revision 802.3-1998).

OSI-model

Selv om det implementerer det fysiske lag (PHY) og Media Access Control (MAC) -underlaget i IEEE 802.3-modellen , klassificeres Ethernet-protokollen i datalink (niveau 2) og fysiske (niveau 1) lag i OSI-modellen . I 802.3 danner laget 802.2 Logical Link Control (LLC) hængslet mellem de øverste lag og Media Access Control (MAC) -underlaget, som er en integreret del af 802.3- processen med det fysiske lag  ; rammeformaterne , som standarden definerer, er standardiserede og kan indkapsles i andre protokoller end dets egne fysiske MAC- og PHY- lag . Disse fysiske lag er genstand for separate standarder i henhold til bithastighederne, transmissionsmediet, længden af ​​forbindelserne og de miljømæssige forhold.

DIX / 802.3 Ethernet II forskel

Ethernet er standardiseret under navnet IEEE 802.3  :

  • Ethernet : den 13 th og 14 th  bytes af et Ethernet ramme indeholder den meddelelsestype ( EtherType ) protokol af det øvre lag ( ARP , IPv4 , IPv6 ...); da der ikke er nogen indikation af datalængden, er der ingen LLC (Logical Link Control) -lag til fjernelse af et potentielt papirstop ⇒ det vil derfor være op til det øverste lag (netværk) at fjerne papirstoppet, hvis der er;
  • 802.3  : den 13 th og 14 th  bytes af en 802.3 ramme, der indeholder længden af den del af data, der skal forvaltes af LLC-laget , der er placeret mellem MAC-laget og netværkslaget , fjern marmelade inden den sendes til den netværkslaget .

Ethernet-rammetyper og EtherType-felt

Der er fire typer Ethernet-rammer (bortset fra Ethernet-eksperimentet fra 1975):

Disse forskellige typer rammer har forskellige formater, men kan eksistere sammen og skelnes fra hinanden på det samme fysiske medium af medlemmerne af netværket.

Den grundlæggende forskel mellem Ethernet II-rammer og andre rammer er brugen af ​​16-bit-feltet (dvs. 2 byte) placeret efter MAC-adresserne :

  • I Ethernet II bruges det som et identifikationsfelt “  EtherType  ” til at angive typen af ​​data, der transporteres ( nyttelasten ).
  • I IEEE 802.3 angiver det størrelsen på de transporterede data ( nyttelasten ) - størrelse, som dog er begrænset af standarden til 1.500 byte.

Efter konvention angiver værdierne for dette felt mellem 0 og 1500 en nyttelaststørrelse og gør det derfor muligt at identificere en 802.3 Ethernet-ramme; og større værdier angiver en EtherType og brug af Ethernet II-format. Denne dobbelte anvendelse af det samme felt retfærdiggør dets nuværende navn på længde / type felt.

Den IEEE 802.3 have oprindeligt definerede dette 16-bit felt efter MAC-adresser som længden af nyttelasten, er et nyt felt bruges til at angive nyttelast transporteres og de niveauer og typer af tjeneste, der anvendes ( service adgangspunkter ). 802.3 rammer skal derfor have et LLC- felt på 3 byte defineret af IEEE 802.2- standarden . Da LLC var for lille til de potentielle behov, blev der senere defineret et yderligere SNAP- felt på 5 byte, som kan bruges som en mulighed. Ved at undersøge LLC- feltet er det muligt at bestemme, om det efterfølges af et SNAP- felt eller ej.

Derudover brugte Novell LLCless 802.3 frames (før IEEE 802.2 standardisering) i sit Netware- operativsystem til at overføre sin IPX- protokol . Netware har været meget udbredt (på én gang), og denne ikke-standard er blevet en.

Resume af Ethernet-rammetypebestemmelseselementer
Rammetype EtherType eller længde Første to byte af nyttelasten
Ethernet II ≥ 1536 Lige meget
Novell rå IEEE 802.3 ≤ 1500 0xFFFF
IEEE 802.2 LLC ≤ 1500 Andet
IEEE 802.2 SNAP ≤ 1500 0xAAAA

Bemærk: Længde / type feltværdier mellem 1.500 og 1.536 er udefinerede og bør aldrig bruges.

Grafisk syntese af en Ethernet-ramme

Ethernet-pakke og rammestruktur
OSI-lag Indledning Start af rammeafgrænser MAC-destination MAC-kilde 802.1Q- tag (valgfrit) Ethertype ( Ethernet II ) eller længde ( IEEE 802.3 ) LLC / SNAP (hvis 802.3) + nyttelast Rammekontrolsekvens (32 - bit CRC ) Inter-packet delay (InterPacket Gap)
7 byte 1 byte 6 byte 6 byte (4 byte) 2 byte 46-1.500 bytes 4 byte 12 byte
Lag 2: Ethernet-ramme ← 64–1522 byte →
Lag 1: Ethernet & IPG-pakke ← 72–1530 bytes → ← 12 bytes →

Ethernet Frame II

I byte
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14… 1513 1514 1515 1516 1517
Destination MAC-adresse Kilde MAC-adresse Protokol type Data FCS / CRC

Eksempel på en Ethernet II-ramme ( information udvundet af dokumentet af G. Requilé fra CNRS og tilpasset):

Den Protokoltype felt til Ethernet II rammer kan antage følgende værdier, blandt andet:

Bemærkninger
  • som forklaret ovenfor, hvis protokolletypefeltet (EtherType) har en hexadecimal værdi mindre end 0x05DC, så er rammen en Ethernet 802.3-ramme, og dette felt angiver længden af datafeltet  ;
  • inden afsendelse af en ramme sendes en synkroniseringsindledning efterfulgt af en rammeafgrænser, i alt 64 bit, skiftevis 1 og 0 med de sidste to bit ved 1 (denne indledning / afgrænsning er ikke en del af skud);
  • stilhed svarende til 12 bytes observeres efter afsendelse af en ramme;
  • den MAC-adresse på udsendelse ( broadcast ) Ethernet har alle sine stumper til 1  ;
  • minimum rammestørrelse:
    • minimumsstørrelsen på en Ethernet-ramme er 64 bytes (DMAC + SMAC + EtherType + nyttelast + FCS) for at muliggøre korrekt drift af CSMA / CD  ; derfor er datafeltets mindste størrelse 46 bytes ( RFC  894 - Frame Format).
    • hvis nødvendigt, for at nå de 46 bytes data udføres en polstring, og dette er gennemsigtigt på brugerniveau.
  • maksimal datastørrelse:
    • normaliserede rammer indeholder teoretisk maksimalt 1500 byte, idet IEEE ikke har normaliseret en højere værdi.
    • moderne udstyr ved nu, hvordan man bruger gigantiske rammer (Jumbo Frames), der kan overstige 9.000 byte data, underlagt specifik lokal konfiguration.
    • den længde felt af 802.3-rammer kan ikke overstige 1500 (ellers vil de blive anerkendt som Ethernet II-rammer), som tilsyneladende forhindrer dem i at bruge jumbo frames. Et forslag til løsning af denne konflikt er at bruge en speciel EtherType 0x8870, når en længde større end 1500 skulle have været specificeret. Selvom den teoretisk er forældet (set fra IEEE's synspunkt) implementeres denne løsning af noget udstyr.

De fleste efterfølgende udviklinger er muliggjort af implementeringen af ​​switchet Ethernet.

Selvforhandling

En station og en switch, der forbinder sammen, kan bruge automatisk forhandling , det vil sige, de forhandler automatisk uden forudgående konfiguration nødvendig, elementerne i Ethernet-kommunikation inklusive hastighed, duplex, og om de skal bruge flowkontrol eller ej.

Flow kontrol

I switchet Ethernet kan alle stationer på netværket kommunikere på samme tid (eller ved forskellige hastigheder, hvor de fysiske medier ikke deles), så det er muligt for en station, at dens port bliver mættet i modtagelse af flere indgående kommunikationer. Den afbryder kan derefter midlertidigt lagre og / eller ødelægge de rammer, der ikke kan overføres, eller vælge andre metoder såsom modtryk eller Pause rammer.

Rygpres

I dette tilfælde genererer kontakten et dummy kollisionssignal mod den transmitterende station (faktisk er der ingen kollision, da den er skiftet til Ethernet, full-duplex, men dette signal tages altid i betragtning), som midlertidigt stopper dens transmission.

Pauserammer: 802.3x & 802.1Qbb

IEEE 802.3x definerer en type pause-ramme, som en enhed, hvis link er mættet ved modtagelse, kan sende for at afbryde senderen, indtil linket ikke længere er mættet, hvilket giver en standardiseret flowkontrolmekanisme.

Denne standard tillader dog ikke at være specifik i henhold til trafikken (ingen hensyntagen til typer eller klasser af trafik), al trafik på stationen stoppes. Derfor er pauserammer under hensyntagen til serviceklasser standardiseret af IEEE 802.1Qbb- standarden (Ethernet-flowkontrol under hensyntagen til 802.1p- prioriteterne ).

Virtual Local Area Networks (VLAN) and Class of Service (CoS)

VLAN (802.1Q)

IEEE 802.1Q- standarden tillader virtuelle netværk at cirkulere inden i det fysiske Ethernet-netværk ved at skelne rammerne for hvert VLAN (Virtual LAN) med en 12-bit-identifikator fra 1 til 4095. Den indeholder også en klasse af serviceværdi. ( 802.1p ) på 3 bits.

Servicekvalitet (802.1p)

IEEE 802.1Q- standarden , ud over at definere VLAN'er, inkluderer også en 3-bit serviceklasse ( 802.1p ), der gør det muligt at klassificere og diskriminere 8 trafikklasser (Classes of Service - Class of Service eller CoS) for mulig behandling ved hjælp af en Quality of Service / QoS (Quality of Service) -mekanisme .

Sikkerhed: 802.1X

Det er nu muligt for en switch at kontrollere stationens og / eller brugerens identitet, inden den giver adgang til netværket (og om nødvendigt at placere den i et bestemt VLAN) takket være IEEE 802.1X- standarden .

Power over Ethernet (PoE)

De IEEE 802.3af og IEEE 802.3at standarder tillader en omskifter til at strømforsyne udstyr tilsluttet i twisted pair som en del af begrebet Power over Ethernet (PoE) .

Ethernet-sorter

Afsnittet nedenfor giver en kort oversigt over alle typer Ethernet-medier. Ud over alle disse officielle standarder har flere producenter implementeret proprietære medietyper af forskellige årsager - undertiden for at understøtte længere afstande over fiberoptik .

Nogle gamle forældede sorter af Ethernet

  • Xerox Ethernet - Den oprindelige implementering af Ethernet, som havde to versioner, version 1 og 2, under udviklingen.
  • 10BASE5 (også kaldet tykt Ethernet ) - Denne tidligt offentliggjorte IEEE-standard bruger et såkaldt "tykt" RG-8- koaksialkabel med 50  ohm impedans, hvori en forbindelse indsættes ved at gennembore kablet for at forbinde til centrum og til masse ( vampyrstik ). Forbindelsen mellem computerens netværkskort og bussen blev foretaget via en ekstern adapter: Tilslutningsenhedens interface (AUI) . Kræver en impedansadapter (ofte omtalt som et "stik") i hver ende af bussen for at forhindre signalreflektion.
  • 10BROAD36 - En gammel standard, der understøtter Ethernet over lange afstande. Det anvendte bredbåndsmodulationsteknikker svarende til dem, der anvendes af kabelmodemer , der drives over koaksialkabel .
  • 1BASE5 - Et forsøg på at standardisere en billig LAN- løsning . Det fungerer ved 1  Mbps, men har været en kommerciel fiasko.
  • 10BASE2 (også kendt som ThinNet eller Cheapernet ) - Et 50 ohm impedans "tyndt" RG-58A / U-  koaksialkabel forbinder maskiner sammen, hver maskine ved hjælp af en T-adapter til at oprette forbindelse til sit netværkskort . Kræver en impedansadapter (ofte omtalt som et "stik") i hver ende af bussen for at forhindre signalreflektion. I flere år var dette den dominerende Ethernet-standard.

10 Mbit / s Ethernet 

  • 10BASE-T - Fungerer med mindst 4 ledninger (to snoede par , konventionelt 1, 2 og 3, 6) på et CAT-3 eller CAT-5 kabel med RJ45- stik . En koncentrator (eller hub ) eller en switch (eller switch ) er netværkscentret, der har en port til hver node. Dette er også den konfiguration, der bruges til 100BASE-T og Gigabit Ethernet ( CAT-6-kabel ). Selvom tilstedeværelsen af ​​en central knude ( navet ) giver et visuelt indtryk af fysisk topologi i stjerne , er det alligevel godt af en logisk topologi i bus - alle transmitterede signaler modtages af alle tilsluttede maskiner. Den logiske topologi i stjerne vises kun, når du bruger en switch ( switch ).
  • FOIRL - Fiberoptisk inter-repeater-link . Den oprindelige standard for Ethernet over fiberoptik .
  • 10BASE-F - Generisk betegnelse for den nye 10 Mbit / s Ethernet-familie   : 10BASE-FL, 10BASE-FB og 10BASE-FP. Af disse bruges kun 10BASE-FL meget.
  • 10BASE-FL - En opdatering af FOIRL-standarden.
  • 10BASE-FB - Beregnet til at forbinde hubs eller switche i kernen af ​​netværket, men nu forældet.
  • 10BASE-FP - Et stjernenetværk , der ikke krævede en repeater, men som aldrig blev implementeret.

Hurtigt Ethernet (100  Mbit / s )

  • 100BASE-T - Et udtryk for en af ​​100  Mbps twisted pair-standarder. Inkluderer 100BASE-TX , 100BASE-T4 og 100BASE-T2 .
  • 100BASE-TX - Bruger to par og kræver CAT-5- kabel . Topologi logik bus ved anvendelse af en koncentrator ( hub ) eller stjerne med en omskifter ( switch ) , som 10BASE-T, med hvilken den er kompatibel.
  • 100BASE-T4 - Tillader 100 Mbps (kun halv duplex) over CAT-3-kabel (som blev brugt i 10BASE-T-installationer). Brug alle fire par af kablet. Nu forældet, da CAT-5 er den nuværende standard.
  • 100BASE-T2 - Der findes ikke noget produkt. Understøtter fuld duplex-tilstand og bruger kun to par med CAT-3-kabler. Det svarer til 100BASE-TX i funktionalitet, men understøtter ældre kabler.
  • 100BASE-FX - 100 Mbit / s Ethernet  over optisk fiber.

Gigabit Ethernet (1000  Mbit / s )

  • 1000BASE-T - 1  Gbit / s på snoet par kabel i kategori 5 (klasse D) eller højere (i henhold til NF EN 50173-2002) over en maksimal længde på 100  m . Bruger 4 par i fuld duplex , hvor hvert par sender 2 bits med det øverste ur ved hjælp af en kode 5 gange. Det vil sige i alt 1 byte ud af alle 4 par i hver retning. Kompatibel med 100BASE-TX og 10BASE-T, med automatisk detektion af Tx og Rx sikret. Den topologi er her stadig stjerne , da der er ingen hubs ( hubs ) 1000  Mbit / s . Således anvendt must af switches ( switch ). Specificeret af IEEE 802.3ab- standarden .
  • 1000BASE-X - 1  Gbit / s, der bruger modulære grænseflader ( transceivere på engelsk, kaldet GBIC eller SFP i henhold til deres teknologi) tilpasset medierne (Fiber Optic Multi, Mono-mode, kobber). Specificeret af IEEE 802.3z- standarden .
  • 1000BASE-SX - 1  Gbit / s over multimode fiberoptik ved 850  nm .
  • 1000BASE-LX - 1  Gbit / s over single-mode og multimode optisk fiber ved 1300  nm .
  • 1000BASE-LH - 1  Gbit / s over optisk fiber over lange afstande.
  • 1000BASE-ZX - 1  Gbit / s over langdistance single-mode optisk fiber.
  • 1000BASE-CX - En løsning til korte afstande (op til 25  m ) til 1  Gbit / s på specielt kobberkabel.

(jf. CREDO-cirkel)

10 gigabit per sekund Ethernet

Ethernet-standarden på 10 gigabit pr. Sekund dækker syv forskellige typer medier til LAN'er , MAN'er og WAN'er . Det blev specificeret af IEEE 802.3ae- standarden , hvis første offentliggørelse stammer fra 2002 , blev derefter indarbejdet i en revision af IEEE 802.3 . 10 Gbit / s Ethernet-versionen  er 10 gange hurtigere end Gigabit Ethernet; dette gælder kun op til MAC-lagniveauet.

  • 10GBASE-CX4 (kobber, infiniband kabel , 802.3ak ) - bruger 4 × infiniBand type kobber kabel til en maksimal længde på 15 meter.
  • 10GBASE-T - transmission via kategori 6, 6 A eller 7 ( 802.3an ) kabel  , i fuld duplex på 4 par med et antal kodningsmomenter, der afhænger af den valgte kategori for kablet (og immuniteten over for ønsket støj), over en maksimal længde på 100 meter. Bør være kompatibel med 1000BASE-T, 100BASE-TX og 10BASE-T
  • 10GBASE-SR (  850 nm MM, 300 meter, mørk fiber ) - skabt til at understøtte korte afstande over multimode optisk fiber, den har en rækkevidde på 26 til 82  meter , afhængigt af kabeltypen. Det understøtter også afstande op til 300  m på den nye multimode fiber 2000  MHz .
  • 10GBASE-LX4 - bruger bølgelængde-multiplexering til at understøtte afstande mellem 240 og 300 meter over multimode fiber.
  • 10GBASE-LR (1310  nm SM, 10  km , mørk fiber ) og 10GBASE-ER (1550  nm SM, 40  km , mørk fiber ) - Disse standarder understøtter henholdsvis op til 10 og 40  km over single-mode fiber.
  • 10GBASE-SW (850  nm MM, 300 meter, SONET), 10GBASE-LW (1310  nm SM, 10  km , SONET) og 10GBASE-EW (1550  nm SM, 40  km , SONET). Disse sorter bruger WAN PHY , der er designet til at fungere sammen med OC-192 / STM-64 SONET / SDH-udstyr . De svarer til de fysiske niveauer henholdsvis 10GBASE-SR, 10GBASE-LR og 10GBASE-ER og bruger den samme type fiber ud over at understøtte de samme afstande (der er ingen WAN PHY- standard svarende til 10GBASE-LX4.)

40 gigabit per sekund og 100 gigabit per sekund Ethernet

Disse to standardfamilier (40GBASE og 100GBASE) blev oprindeligt defineret i 2010 under IEEE 802.3ba- standarden .

Ethernet 200 gigabit per sekund og 400 gigabit per sekund

Disse to standardfamilier (200GBASE og 400GBASE) blev defineret i december 2017 under IEEE 802.3bs- standarden .

LAN-tilstand og WAN-tilstand (10  Gb / s )

10 Gigabit Ethernet og senere understøtter kun fuld duplex- tilstand .

På fibermedier fungerer LAN-tilstand med en liniehastighed på fiberniveau på 10,3  Gbit / s, hvilket repræsenterer MAC-hastigheden på 10  Gbit / s vægtet med 66/64 forhold relateret til kodning af lag-PCS ved hjælp af linjekode 64B66B . Denne kodes overhastighed er 3% sammenlignet med 25% af 8B10B- koden i Gigabit Ethernet-tilstand.

Der er en WAN PHY-tilstand, der gør det muligt at transportere 10 Gigabit Ethernet-rammer over SDH- eller SONET- links, der stadig er på plads i mange netværk. WAN PHY-tilstand fungerer med en bithastighed lidt mindre end 10 Gbe, nemlig 9.953.280  kbit / s (hvilket svarer til STM64 / OC192-hastigheden). Den virtuelle container 64c eller 192c bærer koder 64B66B.

Optiske moduler: PMD-lag (PHY)

Forskellige producenter (Fiberxon, Sumitomo , Finisar osv.) Tilbyder optiske moduler (eller kobber, afhængigt af den anvendte teknologi) kaldet transceivere på engelsk, hvilket muliggør interoperabilitet. Disse moduler konverterer det optiske signal (linjesiden) til et differentielt elektrisk signal (hardwaresiden) med en hastighed på 10,3  Gbit / s ; det svarer derfor til PHY-laget på PMD-niveauet i OSI-modellen .

Der er flere standarder for disse transceivere , for eksempel (i 10 Gb / s): XENPAK, XPAK, X2, XFP (standardiseret i henhold til XFP MSA Group), SFP + (standardiseret i henhold til Small Form Factor Committee).

Serdes: PMA-lag (PHY)

Dette 10 Gbit / s signal  , for hurtigt på tidspunktet for standardiseringen, kunne ikke behandles direkte, så det måtte paralleliseres, generelt på 64 bit. Specialiserede dedikerede kredsløb tillader denne konvertering.
Udtrykket serdes kommer fra engelsk til serialisering / deserialisering .

64B66B-kodning: PCS-lag (PHY)

Den anvendte online kode 64B66B transformerer XGMII (64 databits plus 8 kontrolbits) -format til 66-bit ord. Målet er flere:

  • tilvejebringe energidispersion og undgå lange på hinanden følgende strenge af '0' eller '1', som optiske moduler måske ikke værdsætter for meget.
  • dette tilvejebringer derfor overgange for at lette urgendannelsesmekanismerne.

66-bit-koden består af to synkroniseringsbiter efterfulgt af 64 databits.

  • Hvis synkroniseringen er '01', er 64 bit af den givne type
  • Hvis synkroniseringen er '10', indeholder 64 bit mindst en kontrolbyte
  • Indledningen '00' og '11' bruges ikke.

De 64 bits data krypteres af en automatisk synkroniseret scrambler.

På dette niveau finder vi et ækvivalent MII-format, følgende lag: datalink (MAC), netværk (IP), transport (TCP / UDP), der fungerer på samme måde som gigabit Ethernet.

Noter og referencer

  1. Ethernet: Den endelige vejledning , Charles E. Spurgeon. O'Reilly, 2000. s.  5, opfindelse af Ethernet .
  2. (i) Mary Bellis "  Lær Hvorfor Robert Metcalfe er far til Ethernet  " , ThoughtCo ,29. august 2017( læs online , hørt 31. marts 2018 )
  3. (i) Robert Metcalfe, David Boggs, "  Ethernet: Distribueret Packet Switching for lokale Computer Networks  " ,Maj 1975
  4. (i) Jeff Caruso, "  Living Legends: Ethernet opfinder Bob Metcalfe  " , Network World ,9. maj 2011( læs online , hørt 31. marts 2018 )
  5. Burg, Urs von. , Ethernet-triumfen: teknologiske samfund og kampen om LAN-standarden , Stanford University Press,2001( ISBN  0-8047-4095-X , OCLC  46634282 , læs online )
  6. (i) Miller, Philip, 1956- , LAN Teknologier Forklaret , Boston, Digital Press,2000, 745  s. ( ISBN  1-55558-234-6 , OCLC  42726311 , læs online )
  7. (i) Kartik Krishnan, "  Ethernet: An Introduction  " , af State University of North Carolina ,januar 2004
  8. Nassar, Daniel J., 1959- , Netværksydelse baselining , Macmillan Technical Pub,2000( ISBN  1-57870-240-2 , OCLC  44529366 , læs online )
  9. Reynders, Deon. , Praktisk TCP / IP og Ethernet-netværk , Elsevier Science,2003( ISBN  0-7506-5806-1 , OCLC  55635552 , læs online )
  10. Tasaka, Shuji, 1949 , ydeevne analyse af flere access-protokoller , MIT Press,1986( ISBN  0-262-20058-9 , OCLC  12978575 , læs online )
  11. (da-US) ILJITSCH VAN BEIJNUM, "  Hastighed betyder noget: hvordan Ethernet gik fra 3 Mbps til 100 Gbps ... og videre  " , Ars Technica ,15. juli 2011( læs online , hørt 31. marts 2018 )
  12. Odom, Wendell. , CCENT / CCNA ICND1 640-822 officiel certguide , Cisco Press, *, 736  s. ( ISBN  978-1-58720-425-8 og 1-58720-425-8 , OCLC  742507036 , læs online )
  13. Spurgeon, Charles E. , Ethernet: den endelige vejledning. ,2014, 483  s. ( ISBN  978-1-4493-6184-6 og 1-4493-6184-6 , OCLC  868379492 , læs online )
  14. Lam, Cedric F. , Passive optiske netværksprincipper og praksis , Academic Press,2007( ISBN  978-0-12-405490-5 og 0-12-405490-0 , OCLC  939259476 , læs online )
  15. (da-US) “  Hvad er forskellen mellem Ethernet II og IEEE 802.3? | Global Knowledge Blog  ” , Global Knowledge Blog ,26. juni 2012( læs online , hørt 31. marts 2018 )
  16. Stéphane Gaudry , "  802.2 (LLC)  ", Infobrol - Stéphane Gaudry ,23. marts 2018( læs online , hørt 31. marts 2018 )
  17. “  IEEE 802.3 Logical Link Control  ” på www.erg.abdn.ac.uk (adgang 31. marts 2018 )
  18. (i) IEEE 802.3 Ethernet ARBEJDSGRUPPE på ieee802.org webstedet.
  19. (in) "  Brug af den IEEE tildelte etertype med IEEE Std 802.3 lokale og storstadsnetværk  " på IEEE
  20. Charles Draper , “  Migrating Ethernet Frame Types from 802.3 Raw to IEEE 802.2,  ” på support.novell.com (adgang 31. marts 2018 )
  21. (i) Muhammad Farooq-i-Azam, "  En sammenligning af eksisterende Ethernet Frame Specifikationer  " [PDF]
  22. Benvenuti, Christian. , Forståelse af Linux-netværksinterne , O'Reilly,2006( ISBN  0-596-00255-6 , OCLC  63674509 , læs online )
  23. Jean-Yves Tigli, "  TD - Lavlagsnetværk: Ethernet og IEEE 802.3  "
  24. (in) Anmodning om kommentarer nr .  894 .
  25. Ethernet- header, §5.7. Frameip.
  26. "  draft-ietf-isis-ext-eth  "
  27. "  Techexams ccie / 104431-is  "
  28. "  Gmane ISIS i SCAPY og Jumbo frames  "
  29. (da) Bill Bunch, "  Autoforhandling og Gigabit Ethernet?  » , På IEEE ,November 1996
  30. (in) "  Konfiguration og fejlfinding af Ethernet 10/100 / 1000Mb Half / Full Duplex Auto-Negotiation  " på Cisco (adgang 31. marts 2018 )
  31. (i) Robert Mandeville <[email protected]> , "  Benchmarking Terminologi til LAN Switching Devices  " på tools.ietf.org (adgang Marts 31, 2018 )
  32. (i) Held, Gilbert, 1943- , Ethernet-netværk: design, implementering, drift, forvaltning , Chichester, Wiley,2003, 589  s. ( ISBN  0-470-84476-0 , OCLC  52052983 , læs online )
  33. Langt, James. , Fundamentale lagringsnetværksprotokoller , Cisco Press,2006( ISBN  1-58705-160-5 , OCLC  71666510 , læs online )
  34. "  Forståelse af CoS Flow Control (Ethernet PAUSE og PFC) - Teknisk dokumentation - Support - Juniper Networks  " , på www.juniper.net (adgang 31. marts 2018 )
  35. "  Introduktion til 802.1Qbb (Prioritetsbaseret flowkontrol - PFC)  " , på blog.ipspace.net (adgang 31. marts 2018 )
  36. (in) "  Lektion 15 - Oversigt over VLANs  " på ciscoiseasy.blogspot.fr (adgang 31. marts 2018 )
  37. Arnaud SURZUR && Guillaume DEFRANCE , "  The Vlans: transport and control protocols  " , på www-igm.univ-mlv.fr (adgang 31. marts 2018 )
  38. (i) Zorn, Glen og Aboba, Bernard , "  IEEE 802.1X fjerngodkendelse Dial In User service (RADIUS) Retningslinjer for brug  " på tools.ietf.org (adgang 31 marts 2018 )
  39. “  Hvad er PoE? (Power over Ethernet) | Svar | NETGEAR Support  ” på kb.netgear.com (Adgang til 31. marts 2018 )
  40. Ogletree, Terry William. , Opgradering og reparation af netværk , That,2004( ISBN  0-7897-2817-6 , OCLC  53049929 , læs online )
  41. (da-US) “  Ethernet WAN Transport, SONET ATM & OC-3 - OC-192 - 10gea.org  ” , på www.10gea.org (adgang 31. marts 2018 )
  42. (in) "  Optiske transceivere | Finisar Corporation  ” , på www.finisar.com (adgang 31. marts 2018 )

Se også

Relaterede artikler

Ethernet i telekommunikation
  • Metro Ethernet Forum  : en globalt aktiv professionel organisation, hvis mål er at fremskynde udviklingen af ​​Ethernet-tjenester og netværk i luftfartsselskaber.
  • Provider Backbone Bridge eller PBB: kommunikationsprotokol baseret på udvidelser til Ethernet-protokollen, der hovedsagelig bruges i adgangs- og storbyområdet i operatørnetværk, IEEE 802.1ah-specifikation
  • Udbyder Backbone Bridge Traffic Engineering  : udvikling af den tidligere protokol (PBB), der tillader trafik engineering, også kendt som PBT, IEEE 802.1Qay specifikation

eksterne links