Comprendre Ethernet

Ethernet est désormais la technologie de réseau local prédominante dans le monde. Ethernet fonctionne au niveau de la couche liaison de données et de la couche physique. Les normes du protocole Ethernet définissent de nombreux aspects de la communication réseau dont le format et la taille des trames, la synchronisation et le codage. Lorsque des messages sont transmis entre hôtes sur un réseau Ethernet, ces derniers formatent les messages dans la structure de la trame spécifiée par les normes. Les trames sont également désignées par le terme PDU (Protocol Data Unit).

Puisqu’Ethernet est constitué de normes au niveau de ces couches inférieures, la référence au modèle OSI peut permettre de mieux comprendre le protocole. Le modèle OSI sépare les fonctionnalités d’adressage, de tramage et d’accès aux supports entre la couche liaison de données et les normes de la couche physique des supports. Les normes Ethernet définissent à la fois les protocoles de la couche 2 et les technologies de la couche 1. Bien que les spécifications Ethernet prennent en charge différents supports, bandes passantes et autres variantes de la couche 1 et de la couche 2, le format de trame et le schéma d’adressage de base sont les mêmes pour toutes les formes d’Ethernet.

Sous-couches LLC et MAC

Ethernet est la technologie LAN la plus répandue aujourd’hui.

Ethernet fonctionne au niveau de la couche liaison de données et de la couche physique. Ethernet est une famille de technologies réseau définies par les normes IEEE 802.2 et 802.3. Ethernet prend en charge des bandes passantes de données de :

  • 10 Mbit/s
  • 100 Mbit/s
  • 1 000 Mbit/s (1 Gbit/s)
  • 10 000 Mbit/s (10 Gbit/s)
  • 40 000 Mbit/s (40 Gbit/s)
  • 100 000 Mbit/s (100 Gbit/s)

La sous-couche LLC

La sous-couche LLC Ethernet gère la communication entre les couches supérieures et les couches inférieures. Celle-ci a généralement lieu entre les logiciels et les matériels réseau du périphérique. La sous-couche LLC extrait les données des protocoles réseau, en principe un paquet IPv4, et leur ajoute des informations de contrôle pour faciliter la transmission du paquet jusqu’au noeud de destination. Elle est utilisée pour communiquer avec les couches supérieures de l’application et pour faire passer le paquet aux couches inférieures en vue de son acheminement.

La mise en œuvre de la sous-couche LLC se fait au niveau logiciel et est indépendante du matériel. Dans un ordinateur, la sous-couche LLC est en quelque sorte le pilote de la carte réseau. Le pilote de la carte réseau est un logiciel qui interagit directement avec le matériel de la carte réseau pour transmettre les données entre la sous-couche MAC et les supports physiques.

La sous-couche MAC

La sous-couche MAC est la sous-couche inférieure de la couche liaison de données. Elle est mise en œuvre au niveau matériel, généralement sur la carte réseau de l’ordinateur. Les spécifications sont décrites par les normes IEEE 802.3.

Encapsulation des données

L’encapsulation des données consiste à assembler les trames avant de les transmettre et à les désassembler à leur réception. Lorsqu’elle assemble une trame, la couche MAC ajoute un en-tête et une fin à l’unité de données de protocole de la couche réseau.

Elle assure trois fonctions de base :

  • Délimitation des trames : le processus de tramage fournit des délimiteurs importants utilisés pour identifier un groupe de bits qui composent une trame. Ce processus permet la synchronisation entre les noeuds de transmission et ceux de réception.
  • Adressage : l’encapsulation fournit également un adressage pour la couche liaison de données. Chaque en-tête Ethernet ajouté à la trame contient l’adresse physique (MAC) qui permet de remettre celle-ci au nœud de destination.
  • Détection d’erreur : chaque trame Ethernet contient une fin avec un contrôle de redondance cyclique (CRC, Cyclic Redundancy Check) du contenu des trames. Après réception d’une trame, le noeud récepteur crée un CRC pour le comparer à celui de la trame. Si ces deux calculs de CRC correspondent, cela signifie probablement que la trame a été reçue sans erreur.

L’utilisation de trames facilite la transmission des bits lors de leur placement sur le support et le regroupement des bits sur le noeud récepteur.

Contrôle d’accès au support

La deuxième fonction de la sous-couche MAC consiste à contrôler l’accès aux supports. Le contrôle d’accès au support gère le placement des trames sur les supports et leur suppression. Comme son nom l’indique, il contrôle l’accès aux supports. Cette sous-couche communique directement avec la couche physique.

La topologie logique sous-jacente d’Ethernet est un bus à accès multiple. Par conséquent, tous les nœuds (périphériques) d’un même segment de réseau doivent partager le support. Ethernet est une méthode réseau avec gestion des conflits. Rappelez-vous qu’une méthode avec gestion des conflits ou méthode non déterministe permet à tous les périphériques de transmettre des données à travers le support partagé chaque fois qu’il doit en envoyer. Cependant, comme lorsque deux personnes essaient de parler en même temps, si plusieurs périphériques essaient de transmettre des données simultanément sur un même support, ces données entrent en collision et deviennent corrompues, et donc inexploitables. C’est pourquoi la technologie Ethernet offre une méthode de contrôle de la manière dont les nœuds partagent l’accès, par l’utilisation de la technologie CSMA (Carrier Sense Multiple Access).

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