Cours : Les matériels d'interconnexion des réseaux locaux Ethernet

Rappel sur la trame Ethernet

La norme Ethernet porte le numéro 802.3:

compatible avec le modèle OSI

répondre aux besoins de la couche 1 (couche physique ) et de la partie inférieure de la couche 2 (MAC) du modèle OSI.

Rôle de la couche liaison de données : créer les trames

encapsuler les paquets de la couche 3 (modèle OSI)

placer et récupérer la trame sur les supports

La trame Ethernet se compose des champs suivants :

SFD

Start Frame Delimiter : indique le début de la trame

Adresse MAC

Tout d'abord est indiquée l'adresse MAC de destination puis l'adresse MAC source.

L'adresse MAC (Media Access Control) est l'adresse physique stockée au niveau de la carte réseau.

Cette adresse est unique au monde :

constituée de 48 bits (6 octets)

généralement représentée sous la forme hexadécimale (le séparateur est le double point ou le tiret).

les trois premiers octets contiennent l'adresse du constructeur.

Adresse MAC particulière : FF:FF:FF:FF:FF:FF → adresse de Broadcast.

Champ Type de protocole

Exemples de valeur que peut prendre le champ Type de protocole :

Valeur	Signification
0x0800	IPv4
0x86DD	IPv6
0x0806	ARP
0x8100	VLAN

Les données

de 46 à 1500 octets. S le message fait moins de 46 octets, on remplit la partie données avec des zéros. C'est la séquence de bourrage.

FCS

Frame Check Sequence ou code de contrôle CRC.

Les répéteurs

Le répéteur (Repeater), concentrateur ou HUB est un équipement simple :

régénérer les données entre deux segments du réseau identiques (même protocoles, normes, méthodes d’accès)

transmettre les données à tous les noeuds connectés

augmenter la distance séparant les stations d’un réseau

→ intervient uniquement au niveau 1 (physique) du modèle OSI.

Principe de fonctionnemnt : Dès que le répéteur reçoit sur un de ses ports les bits d’une trame, il les retransmet sur tous les ports de sortie dont il dispose, sans aucune modification des données mais après les avoir amplifiés (régénérés).

Il ne réalise aucun contrôle sur les trames reçues et si l’une d’elles est erronée il la rediffuse telle quelle sur l’ensemble de ses ports.

Toutes les machines connectées à un même répéteur appartiennent donc à un même domaine de collision puisque la technique du CSMA/CD employée sur les réseaux Ethernet se base sur ce phénomène de collision pour gérer les accès au média et que le répéteur ne filtre pas ces collisions.

L’inconvénient majeur du répéteur est qu’il ne segmente pas le domaine de collision et que plus le nombre de machines connectés s’accroît, plus les collisions se multiplient et plus le trafic ralentit.

Pour segmenter les domaines de collision on peut utiliser un pont.

Les ponts

Les ponts (ou bridge) permettent :

de relier deux segments de réseau ou deux réseaux locaux de même type (Ethernet, Token-Ring),

mettant en œuvre la même méthode d’accès (protocole de niveau 2 – CSMA/CD) la plupart du temps).

→ Le pont fonctionne au niveau 2 (liaison) du modèle OSI.

Le pont doit essentiellement assurer les fonctions de :

répéteur de signal,

de filtrage entre les segments du réseau

de détection des erreurs.

Un pont permet de segmenter un réseau.

Principe de fonctionnment

Un pont procède donc à un filtrage des trames en ne laissant passer, d’un segment de réseau vers un autre segment de réseau, que celles qui lui sont destinées.

Il doit donc disposer d’une table d’adresses ou table de filtrage assurant le suivi des adresses MAC, qui est généralement constituée par auto-apprentissage (auto-learning).

Quand le pont reçoit une trame,

il regarde si l’adresse source est disponible dans la table d’adresses.

si elle n’y figure pas il l’ajoute dans le tableau des entrées de port ayant reçu la trame (auto-apprentissage).

il observe ensuite si l’adresse de destination figure ou non dans la table d’adresses.

Si l’adresse de destination figure dans la table et partage le même segment réseau que l’adresse source, la trame sera rejetée et ne sera pas expédié sur le deuxième segment.

Si l’adresse de destination existe déjà dans la table d’adresse mais ne se situe pas sur le même segment de réseau alors la trame traverse le pont et est transférée sur l’autre segment de réseau. La trame est pontée .

Si l’adresse de destination ne figure pas dans la table d’adresses, le pont va transférer la trame vers tous ses ports à l’exception du port d’entrée.

Les commutateurs

Le commutateur (en anglais switch) est un pont multiport, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un élément actif agissant au niveau 2 du modèle OSI, qui permet de structurer le réseau.

Les commutateurs sont capables d’analyser l’information contenue dans la trame, de repérer l’adresse MAC de la destination et d’envoyer la trame vers le bon ordinateur.

Le commutateur est un dispositif qui établit une relation privilégiée entre deux nœuds du réseau, supprimant le phénomène de collision, et évite de diffuser des trames vers des nœuds qui ne sont pas concernés.

Les routeurs

Le routeur (en anglais router) est un équipement du réseau informatique qui assure le routage des paquets d’un sous-réseau IP vers un autre sous-réseau IP.

Pour cela il prend connaissance de l’adresse IP du destinataire du message et utilise sa table de routage pour déterminer vers quel sous-réseau l’envoyer.