Ethernet rapide

Ethernet rapide
Ethernet :
Naissance d’un standard
1972 : Début de l’aventure Ethernet
Au Xerox Palo Alto Research Center (PARC), Bob Metcalfe développe avec quelques
collègues le premier « Ethernet expérimental ». Il interconnecte des stations de travail
Alto, des serveurs et des imprimantes lasers. L’horloge de l’interface Ethernet est dérivée
de l’horloge de l’Alto ce qui permet d’atteindre un débit de 2,94 Mbit/s.
Le premier système
Ethernet tel que
dessiné par Bob Metcalfe.
1976 : Première spécification publique
Metcalfe et son assistant, David Boggs, publient une spécification standard pour Ethernet
dans la revue Communications ("Ethernet: Distributed Packet Switching for Local
Computer Networks).
1977 : Brevet de CSMA/CD à Xerox
Le brevet est attribué à Xerox en 1977 sous le numéro 4063220 (Multipoint data
communications system with collision detection).
J.P. Arnaud Fast Ethernet 1
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Ethernet :
Naissance d’un standard
1979 : Création de 3Com
Bob Metcalfe fonde 3Com
1980 : Débuts d’Ethernet à 10 Mbit/s
Début de travaux de mise à jour du standard défini par Metcalfe et Briggs par un
consortium de plusieurs sociétés comprenant Xerox, DEC et Intel.
En Septembre 1980 les trois compagnies publient l’Ethernet Blue Book. Il définit
le standard Ethernet « épais » (10Base5), basé sur le protocole CSMA/CD (Carrier
Sense Multiple Access with Collision Detection). Le débit est porté à 10 Mbit/s
ouvrant la voie à la production en masse de systèmes Ethernet.
1983 : Normalisation d’Ethernet par l’IEEE
Un comité de l’IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) sélectionne
la technologie Ethernet pour son standard de réseaux locaux (IEEE 802). Le
standard est publié sous le titre "IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer
Specifications."
Ethernet :
Naissance d’un standard
1987 : 802.3d et 802.3e
L’IEEE publie la spécification 802.3d qui définit le Fiber Optic Inter-Repeater
Link (FOIRL), un système qui utilise deux fibres optiques pour étendre la distance
entre deux répéteurs Ethernet à 1 km.
IEEE 802.3e définit de son côté une version à 1 Mbit/s d’Ethernet pour les réseaux
à paires torsadées.
1990 : Ethernet arrive sur la paire torsadée
En lançant le standard 802.3i (10Base-T), l’IEEE ouvre la porte à l’explosion
d’Ethernet. Le standard permet de construire des réseaux en étoile sur de simples
câbles UTP (Unshielded Twisted Pair) de catégorie 3.
1993 : Ethernet sur fibre optique
Le standard 802.3j (10Base-F) permet d’étendre la longueur maximale d’un
segment Ethernet à 2 Km.
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Ethernet :
l’ère des hauts débits
1995 : 802.3u porte le débit à 100 Mbit/s
En 1995, l’IEEE adapte le standard 802.3u (100Base-T) qui porte le débit d’Ethernet
à 100 Mbit/s.Trois types de médias sont supportés :
§ 100Base-TX opère sur deux paires de câble UTP cat.5
§ 100Base-T4 opère sur quatre paires de câble UTP cat.3
§ 100Base-FX opère sur deux fibres multi-mode
1997 : Ethernet Full Duplex
L'avènement du standard 802.3x permet des échanges bi-directionnels simultanés.
En Full-Duplex, deux stations peuvent communiquer à 200 Mbit/s sur un lien point à
point.
1998 : Gigabit Ethernet et les VLAN
802.3z (1000Base-X) porte le débit maximal d’Ethernet à 1 Gigabit/s.
Trois types de supports sont spécifiés :
§ 1000Base-SX opère sur des fibres multi-mode à avec un laser à 850nm
§ 1000Base-LX opère sur des fibres mono et multimode avec un laser à 1300nm
§ 1000Base-CX opère sur câble STP (shielded twisted pair).
802.3ac permet la création de Virtual LAN (VLAN) sur réseaux Ethernet.
Ethernet :
l’ère des hauts débits
1999 : Gigabit Ethernet sur paire de cuivre
802.3ab (1000Base-T) ouvre la voie à la banalisation du Gigabit Ethernet. Le
standard permet en effet la transmission de signaux à 1Gbit/s sur quatre paires de
câbles UTP de catégorie 5.
2000 : 802.3 ad, l’agrégation de liens standardisée
L’arrivée de 802.3ad permet de définir une méthode standardisée pour l'agrégation
de plusieurs liens Ethernet.
2000 : Les débuts du 10Gigabit Ethernet
L’IEEE forme le groupe 802.3ae en charge de définir une spécification pour
le transport de trames Ethernet à 10Gigabit/s sur fibres optiques.
2002 : normalisation du 10Gigabit Ethernet
Le standard 10Gigabit est normalisé. Plusieurs spécifications couvrent les
différentes utilisations (LAN et WAN). Notamment plusieurs PHY sont définies :
§ Une version LAN à 10 Gbit/s
§ Des versions WAN opérant aux débits des interfaces OC192c
et SDH VC-4-64c
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3
Ethernet :
du LAN au WAN
Quelques standards Ethernet récents
ou en cours de définition
Standard Objet
802.1d
802.1p
Transparent Bridging
Packet Priority
802.1q
802.1s
802.1x
802.1w
802.3ad
802.3ae
802.3af
802.3ah
Virtual LAN (VLAN)
Spanning Tree par VLAN
Authentification
Rapid Spanning Tree
Agrégation de liens
10-Gigabit Ethernet
DTE Power (alimentation électrique sur câble UTP cat.5)
Ethernet in the First Mile (liaisons point à point sur câble UTP et point à
multipoint sur fibre PON)
Autonégotiation
Mode Full-Duplex
Gigabit Ethernet
802.3u
802.3x
802.3z
Quelques chiffres
Ethernet : le standard des réseaux d’entreprises
§ Plus de 90 % des réseaux d’entreprises utilisent la technologie
Ethernet
§ 80 millions de cartes Ethernet sont vendues chaque année (cartes
réseaux et puces sur cartes mères)
§ Le marché européen des commutateurs LAN Ethernet devrait croître
de 19% en 2002 selon Dataquest, pour atteindre 52,1 millions de ports.
D’ici 2006, il devrait atteindre 71,1 millions de ports.
§ Le marché est tiré par le développement du Gigabit Ethernet
(+50,1%) et par les ventes de switches de niveau 3 (+26,1%). Cisco
contrôle 40,2 % des ventes en volume et 65 % du CA en Europe
(source : Dataquest).
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4
Quelques chiffres
Ethernet : le standard des réseaux d’entreprises
§ Dell’Oro estime que le nombre de ports Gigabit Ethernet commutés
vendus passera de 4,9 millions en 2001 à 51,3 millions en 2006. Pour
l’essentiel les ventes se feront sur la technologie 1000Base-T.
§ En 2004 les PC embarqueront des interfaces Gigabit en standard
chez la plupart des constructeurs (c’est déjà le cas chez Dell et Apple
pour certains PC). Allied Telesyn, 3Com et Intel vendent des cartes
Gigabit à moins de 100$.
§ Intel prévoit que les prix des cartes 10-Gigabit pourraient tomber aux
environs de 1000 $ pour la fin de l’année 2003, contre environ 15 à
20000 $ aujourd’hui.
Détection des collisions
propagation : 25,6 µs
taille minimale de la trame : 64 octets (512 bits)
durée d'émission de la trame minimale à 10 Mbps: 51,2 µs
Vitesse de propagation : c = 200 000 km/s
taille maximale du segment : aller/retour < 51,2 µs soit 5,12 km
(2L/c = 512/D)
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Ethernet 100 T
• Protocole identique à Ethernet 10bT
• Câblage de plusieurs types
– 100 TX : 2 paires 100 m
– 100 T4 : 4 paires
– 100 FX
• Possibilité de mélange bassehaute vitesse
– Sélection automatique
La connexion ethernet rapide
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Câblage sur deux paires 100 T
Raccordement 100 T4
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7
La connexion 100 T4
1
2
3
4
5
6
7
8
T
T
R
B
B
R
B
B
X
X
X
IIX
II-
-D 1 +
-D 1 -D 2 +
D 3 +
D 3 -D 2 D 4 +
D 4 -
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8
Les répéteurs
• Classe I
– régénration analo-digital-analog
– délais importants
– possibilité de media différents
• Classe II
– amplificateurs
– délais courts
– medium homogène
Négociation de performances
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Planification : domaines de
collision
Donnée de configuration typique
Modèle 1
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Exemple
Calcul du temps de retard
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table de conversion
Temps de propagation typiques
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Exemple de bilan
Documentation du réseau
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Le consortium
• 3Com Corp.
• Bay Networks, Inc.
• Cisco Systems Inc.
• Compaq
• CrossComm Corp.
• Digital Equipment Corp.
• Intel Corp.
• LSI Logic Corp.
• Network General Corp.
• NetWorth Inc.
• Rockwell Int’l.
• Standard Microsystems Corp.
• Sun Microsystems
Comparatif des paramètres MAC
Ethernet
Fast-Ethernet
Gigabit Ethernet
Slot-time
512 bits
=
4096 bits
Inter-trame
96 bits
=
=
Bourrage(jam)
32 bits
=
=
Taille max
1518 octets
=
=
Taille min
64 octets
=
=
=
=
Taille d’addresse 6 octets
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Trame Gigabit Ethernet
La gestion des performances
• Frame extension
• Frame bursting
– émission de multiples trames courtes
– maximum 8192 bytes
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Les performances
Les performances (2)
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16
La migration
•
•
•
•
Le lien entre commutateur
Les serveurs
Les stations
Le backbone
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17
L ’héritage de fiber channel
• Codage 8b/10b poussé à 1250MHz
• Support fibre optique MMX
• Connecteurs duplex SC
Réutilisation du câblage Catégorie 5
Vers 1000Base-T (Full duplex)
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18
Impact de l’apparition
des répéteurs full-duplex
Bus interne
Buffers
TR
TR
TR
TR
MAC
MAC
MAC
MAC
PHY
PHY
PHY
PHY
Les 4 standards Gigabit Ethernet
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19
Technologie. Les normes (1/2)
• Sur média "fibre optique"
Norme
Long d’onde
(nm)
Mode
1000Base-SX
700 à 860
MMF
1000Base-LX 1270 à 1355
SMF
Diamètre
Distance
(Micromètre) MAXI de
raccordement
50
550m
Connecteur
62,5
260m
Duplex SC
50
550m
Duplex SC
62,5
550m
Duplex SC
8 à 10
5km
Duplex SC
Duplex SC
• Exemple de solution du marché : cisco : Catalyst 5000
1000Base-ZX sur SMF de 8mm permet une distance de
100 Km
Technologie. Les normes (2/2)
• Sur média "cuivre"
Norme
Câble
Codage
Connecteur
STP 2
Distance MAXI
de
raccordement
< 25m
1000Base-CX
8B10B
8 broches HSSDC
9 broches AMP
1000Base-T
UTP 5
< 100m
PAM-5
RJ45 catégorie 5
• Remarques :
• 1000Base-CX : Non utilisé
• 1000Base-T : Cartes disponibles depuis Fin 1999
ex: Carte 1000Base-T ACEnic d ’Alteon
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Technologie. Les connecteurs
Débit en Interface
Mbps
Codage
Vitesse
d'horloge
Distance Nbre de Connecteur
carte
broche
transciver
D-Style
50m
15
10
AUI
Celle de la carte
100
MII
En carte
Manchester
En transciver
Ex: 4B5B
25Mhz/100Mbps
2,5Mhz/10Mbps
0,5m
40
1000
GMII
En carte
8B10B/PAM-5
125Mhz
Non
Non
(IEC 807-2)
D-Style
(IEC 10763)
Non
GMII : « Gigabit Medium Independante Interface »Norme 802.3z clause 35
• Un débit de 1000Mbps
impose une vitesse de
transfert entre NIC/TR trop
forte
• => GMII n ’est plus une
interface physique
Topologie. La hiérarchie et la gamme
• Rôle du découpage
• Les catégories d'équipements
– Délimitation de
• Desktop
l'administration
– Work Group
– Isolation des pannes
– Campus
– Équipements adaptés
– Entreprise vers ISP
aux besoins
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Topologie. Les caractéristiques
• Type
– Bloquant/Non bloquant
• Architecture
– Mémoires partagée
– Bus partagé
– Matrice de commutation
•
•
•
•
•
Taille table d'adresse MAC
Full duplex & contrôle flux
Vitesse de traitement (t/p/s)
Nombre de ports / capacité
Switching/Routing
10-Gigabit Ethernet (10GigE)
•
•
•
•
•
Specification: IEEE 802.3ae (approved June 13, 2002)
Speed: 10 Gbps match the SONET standard OC-192
Frame definition the same as for slower Ethernet
media: multimode and single mode fiber
only full duplex; NO CSMA/CD; only point-to-point; no support for
copper; pretty much plug and play
• Packet size : 64-1518 bytes
– considered distance
– single mode: 2 km, 10 km, 40 km
• multimode: 100m, 300 m
• http://www.10GEA.org -Gigabit Ethernet Alliance
• IEEE 802.17 working group : Extending Ethernet across WAN
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22
10-Gigabit Ethernet (10GigE)
– 10GBASE-SR
•
Multimode fiber, up to 65 m, 850 nm laser, S=short, R= 64B/66B encoding
•
Multimode fiber, up to 65 m, 850 nm laser, W= presence of WIS for SONET
•
Single mode fiber, up to 10 km, L=long, laser 1310 nm
•
Single mode fiber, up to 10 km, L=long, laser 1310 nm
•
Single mode fiber, up to 40 km, E=extra long, laser 1550 nm
•
Single mode fiber, up to 40 km, E=extra long, laser 1550 nm
– 10GBASE-SW
– 10GBASE-LR
– 10GBASE-LW
– 10GBASE-ER
– 10GBASE-EW
– 10GBASE-LX4
– Single (up to 300 m) or multimode (up to 10 km) fiber, 8B/10B encoding, 1310 nm
laser, signal is divided into 4 wavelengths, WWDM is used
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