Dans ce texte, il y a un peu d'expérience personnelle et beaucoup d'extraits de documents. Ces documents sont très intéressants, et je vous invite vivement à les consulter aux adresses ci-dessous :
http://www.univ-st-etienne.fr/cours/informatique/ethernet/
http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/55771.htm
http://web.syr.edu/~jmwobus/comfaqs/faq-comp.dcom.lans.ethernet
http://web.syr.edu/~jmwobus/comfaqs/faq-comp.dcom.cabling
http://wwwhost.ots.utexas.edu/ethernet
Ce n'est pas ici l'endroit de vous faire un cours sur les protocoles de réseau, mais un minimum est nécessaire qui explique certaines contraintes matérielles.
Ethernet VI, est apparue en 1980. Le support de transmission est un câble coaxial, les stations communiquent quand elles le veulent mais jamais en même temps : écouter avant de parler. Lorsqu'une station communique, elle a un accès exclusif au support de communication. L'émission sur le câble est entendue par toutes les stations. La vitesse de communication est de 10Mbits/s (bits, pas octets).
La méthode d'accès sur Ethernet est appelée CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). C'est une technique de gestion des conflits, elle ne donne pas un accès exclusif au canal (comme le polling ou le jeton) mais essaye d'éviter les conflits et les utilise comme une méthode d'attribution du canal :
Pour éliminer les composantes continues dans le signal, on introduit des transitions au milieu de chaque intervalle avec par exemple un front montant quand la donnée vaut 0 et un front descendant quand elle vaut 1 :
"1" : 1/2 période haut suivie d'1/2 période bas
"0" : 1/2 période bas suivie d'1/2 période haut.
Les symboles "J" et "K" sont obtenus en violant cette règle et en maintenant le même état pendant deux demi-périodes. Le spectre de puissance est étalé entre 0 et 2 ce qui nécessite un support physique ayant une bande passante assez large. La détection de la fin d'émission s'effectue environ 160 ns après la fin du dernier bit. Cela nécessite une temporisation entre deux émissions pour permettre de détecter l'inactivité du canal.
Avantages :
Inconvénients:
Exemple : Pour un débit binaire de 10 Mbits/s la fréquence du signal est de 10 MHz. Les tensions sont de l'ordre de -0,7V à +0,7V
Le canal présente 3 états électriques :
Une station émet un message de façon continue et attends un temps suffisant pour que celui-ci soit arrivé au bout du câble (il ne DOIT PAS revenir, d'où les bouchons d'extrémité). Si au même instant une autre station émet aussi, les deux messages vont se superposer et cette variation de niveau est détectable. Si l'émetteur n'a pas constaté de problême, il est alors sûr que tous les autres postes ont "vu passer" le message. Toutes les stations ont entendu son émission et s'abstiennent d'émettre.
Lorsqu'une station a détecté une collision elle prolonge son émission par un signal de brouillage (JAM) pour avertir les autres stations. Un réseau ne devrait pas avoir un taux de collision supérieur à 11 pour 1000.
Quand un noeud est en cours d'émission, les couches physiques des autres noeuds détectent sa porteuse, et avertissent leur couche liaison pour qu'il n'y ait pas de tentative d'émission. A cet instant tous les autres noeuds du réseau sont récepteurs.
La couche liaison observe l'adresse destination "au vol" pour savoir si le paquet est destiné à ce noeud, si c'est le cas, elle teste la validité et passe le paquet aux couches supérieures, si ce n'est pas le cas, l'envoi du flot de bits à la couche liaison est arrêté après le préambule et l'adresse destination et le paquet n'est pas accepté.
Cela se passe au niveau du matériel (adaptateur Ethernet), le logiciel correspondant aux couches supérieures n'est pas "pollué" par des paquets qui ne sont pas destinés à ce noeud, ou les paquets erronés...
La vitesse de propagation du signal électrique est de l'ordre de 0,77 C (C = vitesse de la lumière dans le vide) 0,77 x 3 x 108=230 000 km/s. A 10 Mbits/s un bit occupe le signal électrique pendant 1/(10 x 106)s soit 0,1 us (je ne sais pas si la lettre mu existe en html, je l'écrirais donc u). C'est ce qu'on appelle la durée d'un bit (Bit Time) ou BT.
Comme le signal se déplace à 230 000 km/s, un bit occupe donc 2,3 x 108 x 10-7 = 23m sur le câble. Sur un câble de 500 m on peut "mettre" 500/23 = 22 bits, à un instant donné, qui occuperont le câble pendant 22/(10 x 106) = 2,2 us.
La norme Ethernet fixe le temps d'aller retour (round trip delay) entre deux émetteurs récepteurs les plus éloignés à 46,4 us (464 BT), ce qui permet au signal un aller retour: 230x106x46,4x10-6 =10672 m, soit un réseau de 5336 m sur un seul câble coaxial. Pour des raisons d'atténuation le signal doit être régénéré tous les 500 m, en effet la détection de collisions nécessite la différenciation d'un signal de la superposition de 2 signaux (la superposition de 2 signaux affaiblis pourrait avoir la même énergie qu'un signal non affaibli).
Pour régénérer le signal on utilise des répéteurs qui induisent un retard, compte tenu de cela (et des performances des circuits électronique en 1980) la taille maximale d'un réseau Ethernet a été fixée à 2800 m au lieu de 5336 m.
Elle fixe également la durée du signal de brouillage (JAM) à une valeur comprise entre 3,2 et 4,8 us (32 à 48 BT)
La norme Ethernet fixe le slot time (tranche canal) à 51,2us (46,4 + 4,8). La taille maximum d'un paquet est fixée à 1518 caractères pour ne pas pénaliser les temps d'accès et limiter les mémoires tampons des émetteurs-récepteurs.
Pour être sûr de détecter les collisions il faut que les messages émis à 10 Mbits/s aient au moins une longueur de 10 x106 bit/s x 51,2 x 10-6 s = 512 bits soit 64 octets (préambule exclu)
La station est connectée au câble Ethernet grâce à un émetteur récepteur (Transceiver) et un câble de descente. Le segment Ethernet est terminé par deux résistances de 50 pour éviter la réflexion du signal aux extrémités (l'impédance caractéristique du câble est de 50 ).
nom, vitesse, longueur maxi du segment, support
ethernet, 10 Mb, 500 m, coax 50 Ohm épais
10base5, 10 Mb, 500 m, coax 50 Ohm épais
10base2, 10 Mb, 185 m, coax 50 Ohm fin
1base5, 1 Mb, 250 m, paire torsadée
10baseT, 10 Mb, 100 m, paire torsadée
Celui qui nous intéresse est le 10Base2, mais les cartes passent en général automatiquement de l'un à l'autre. Le chiffre indique la longueur maxi.
Nouvelles installations, modifications récentes
Examiner les informations évidentes fournies par le logiciel :
- événements
- compteurs d'erreurs
qui peuvent donner la piste d'un logiciel défaillant
Noter ce qui a été fait et dans quel ordre, de façon à ne pas faire plusieurs fois la même chose.
Tenir un registre des problèmes précédents, symptômes et solutions plutôt que de se fier à sa mémoire.
Essayer de voir si le problème concerne un seul noeud ou un groupe de noeuds.
Apprendre à utiliser les outils de diagnostic avant la panne !
"Ausculter" le réseau régulièrement quand il est en fonctionnement normal pour pouvoir comparer les compteurs quand il y a un problème.
AVANT TOUT : DU BON SENS !!!
C'est le problème le plus fréquent, en général dû à une intervention humaine :
Tirer sur un câble fin en déplaçant un PC provoque l'arrachement la prise BNC.
Laisser tomber un bouchon : c'est une résistance céramique!
Une "épine" mal sertie et le courant ne passe plus. Il est possible de souder l'épine (ne pas abuser de la soudure). Ne serrer que modérément le tube métallique sur la tresse pour permettre un démontage ultérieur.
Ces problèmes sont en général facile à résoudre.
La rupture de câble est plus difficile à trouver. Il faudrait utiliser un réflectromètre : Time Domain Reflectrometer (TDR). C'est trop cher pour nous.
Avoir un terminateur en supplément. Il devient alors possible de "remonter" le réseau. Un fonctionnement en dichotomie doit donner un bon résultat. Allumer toutes les stations. Aller au milieu du réseau. Débrancher le câble côté fin du brin (garder la liaison avec le serveur) et placer le bouchon en rab. tester la connection (ping vers le serveur). Si c'est bon, le défaut vient de l'extrémité, se placer au milieu du brin non encore vérifié...
Vérifier les terminateurs avec un Ohmmètre. On doit trouver entre 48 et 52 ohms.
Les TDR ont des adaptateurs pour tous les média.
On peut faire un test de continuité avec un ohmmètre. Pour cela on mesure la résistance entre l'âme et le blindage. Un câble correctement terminé (avec son bouchon - en fait on mesure l'impédance du bouchon) mesurera environ 50 ohms. Si le câble est en court-circuit on aura entre 0 et 10 et si le câble est coupé on trouvera une résistance supérieure à 50 .
Les cartes ont souvent deux interfaces (10 BASE 5 ou 10 BASE 2 ) sélectables par micro rupteurs, bien vérifier que la position de ceux-ci correspond au câble utilisé. Notre réseau est le 10 base 2. Il faut souvent une disquette de pilote (setup). Les programmes de test ne sont pas universels, on ne peut tester la communication qu'entre deux cartes du même fabriquant.
Vérifier IRQ, DMA et I/O base address pour éviter les conflits avec d'autres cartes. Dans le doute enlever toutes les autres cartes.
Vérifier les contacts des micro rupteurs et cavaliers.
Vérifier que les transceivers sont situés à des multiples de 2,5m.
Vérifier que les règles de configuration ont été suivies (nombre de répéteurs, nombres de liens point à point)
Vérifier la présence des résistances de terminaison.
Vérifier l'état des connecteurs T (BNC).
Vérifier le type de câble (RG58, 50 ohms et pas RG59 75 ohms).
Vérifier qu'il n'y pas deux cartes ayant la même adresse dans le cas de cartes avec adresses programmables.
On utilise
Le transceiver est intégré à la carte adaptateur.
Longueur limitée à 185 m.
La longueur dépend du délai de propagation, du facteur de bruit sur le câble et des restrictions dues à la logique des contrôleurs et transceivers.
Le câble fin peut être connecté au gros câble par une prise femelle-femelle qui s'adapte aux différents diamètres (Barrel Connector), dans ce cas l'inégalité suivante doit être vérifiée.
3.28 *longueur_de_câble_fin + longueur_de_câble_gros < 500 m
Il est conseillé d'utiliser des répéteurs ou des ponts.
un segment < 185 m terminé à chaque extrémité par un bouchon 50 ohms .
30 stations sur un segment, 50 cm entre chaque station (avec un câble de 2,5 m).
Le répéteur éventuel (pour liaison à un autre segment) doit être à une extrémité.
Un message ne doit pas traverser plus de deux répéteurs avant d'atteindre sa destination ou un pont.
le répéteur fournit la masse, il ne doit pas y en avoir d'autre sur le segment.
Pas de branche, pas de boucle, les connecteurs T doivent se brancher directement sur les stations.
Dans la majorité des cas les cartes coupleurs sont incapables d'émettre à 10 Mb/s, même sur un réseau vide, elles ne dépassent pas 100 kb/s à 2 Mb/s. La capacité de réception est elle aussi limitée par la capacité des buffers et la vitesse de transfert vers l'unité centrale. En pratique, c'est beaucoup plus lent et un transfert de 300 ko (kilo octets) par seconde est déjà très bon. Les transferts de petits fichiers sont beaucoup plus rapides que les gros.
Environ dix fois le diamètre du câble. Evitez surtout de plier le câble par inadvertance en tirant dessus.
C'est un réseau avec un seul canal et donc qui n'accepte qu'un seul utilisateur en même temps. Exemple : fil du téléphone.
C'est un réseau avec plusieurs canaux, plusieurs utilisateurs sont acceptés en même temps - au moins apparament. Exemple : câble de télévision.
A l'heure où on reproche à Intel de mettre un numéro dans son pentium III, on oublie que le bios de nos appareils a un numéro qui s'affiche à chaque démarrage et que les cartes réseau ont toutes un numéro unique (dans le monde entier, au moins en principe), c'est cette adresse MAC. Voilà la mienne, donnée par dmesg : NE*000 ethercard probe at 0x300: 00 00 b4 31 43 8c
C'est un "coaxial", un câble formé d'un conducteur unique central, souvent rigide dans les câbles pour antenne de télévision, souvent souple (plusieurs fils) dans les câbles pour réseaux. Ce conducteur est entouré d'une gaine épaisse (plus pour le "thick" - épais, moins pour le "thin" - fin) et isolante, autour de laquelle se trouve une tresse conductrice assez fine recouverte d'un isolant fin. Sa caractéristique est d'avoir une "impédance" constante, qui se mesure en ohms, comme une résistance. Seulement ce n'en est pas une... Il y a une capacité et une self qui, en quelque sorte s'annulent, mais ca vous ne pouvez pas le mesurer, en plus ca dépend de la fréquence.
Ces câbles (les nôtres) s'appellent RG58, ne pas confondre avec le RG, 75 Ohm des antennes télé.
La longueur maxi : 10Base2 = 185 mètres par segment entre répéteurs. 10Base5, 500 m.
Le nombre de répéteurs entre deux stations : pas plus de trois segments et quatre répéteurs. Il suffit d'un pont ou d'un routeur pour tout remettre à zéro.
Le nombre d'appareils : pas plus de 30 par segment pour 10Base2, 100 pour 10Base5. pas plus de 1024 par réseau.
La distance entre les appareils (longueur mini du câble) : 2.5 mètres
Sans trop de problème. Pour bien faire il vaut mieux mettre un pont entre les deux, mais ce n'est pas indispensable (sous Linux, c'est facile, alors pourquoi ne pas le faire ?).
En ce qui nous concerne, le 10Base2 cest une évidence. Si vous êtes riche, vous pouvez utiliser un hub pour améliorer les liaisons, mais je n'en vois pas bien l'intérêt.
Les désavantage sont simples, c'est cher (un hub coûte plus de 1000 F), il n'est pas question de faire les câbles soi-même (prises téléphone RJ-45) et ils sont plus chers, surtout pour les grandes longueurs.
Les avantages sont que la qualité du réseau est meilleure, surtout si le hub possède un bon amplificateur. De plus une coupure sur une liaison ne perturbe pas les autres, alors qu'en coaxial tout problème bloque tout le réseau.
D'une part il n'y aurait plus de bouchon, d'autre part il n'y aurait plus de détection de collision. Il faut donc impérativement relier les pc par l'intermédiaire du T qui est fourni avec la carte et mettre un bouchon à chaque extrémité.
En principe, oui, et une seule fois. En pratique ce n'est pas nécessaire.
C'est la partie d'un réseau comprise entre deux ponts, répéteurs ou terminateurs (bouchons).
En anglais le terme signifie "concentrateur". c'est un gros aéroport où tous les avions de province se posent. Pour nous c'est une boite avec plein de prises téléphone (RJ-45) et une coaxiale, qui distribue les signaux dans le réseau, les amplifie et les "met à la norme".
C'est un appareil - pas forcément un PC - qui transmet tous les signaux d'un coté d'un réseau à un autre. Cet appareil n'a aucune existance logique sur le réseau, le fonctionnement est (peut-être) entièrement matériel. Linux peut servir de pont (option "bridge", dans la compilation du noyau).
C'est un peu comme un pont mais il peut trier les signaux entre plusieurs interfaces (cartes).