Ethernet et normes IEEE 802.3
Définition
Ethernet est la technologie de réseau local (LAN) dominante, standardisée par l'IEEE 802.3. Elle définit le format des trames, les méthodes d'accès au média, les débits et les types de câblage utilisés pour transmettre les données sur un réseau filaire.
Contexte
La certification CCST requiert de comprendre le fonctionnement d'Ethernet au niveau trame, les mécanismes d'accès au média (CSMA/CD) et l'évolution des normes 802.3. Ethernet est le socle de pratiquement tous les réseaux LAN modernes.
Détails techniques
Structure d'une trame Ethernet II (DIX)
| Champ | Taille | Description |
|---|---|---|
| Préambule | 7 octets | Synchronisation (alternance 10101010) |
| SFD (Start Frame Delimiter) | 1 octet | Marque le début de la trame (10101011) |
| MAC Destination | 6 octets | Adresse physique du destinataire |
| MAC Source | 6 octets | Adresse physique de l'émetteur |
| EtherType / Length | 2 octets | Type de protocole (0x0800 = IPv4, 0x0806 = ARP, 0x86DD = IPv6) |
| Données (Payload) | 46–1500 octets | Données encapsulées (paquet IP, etc.) |
| FCS (Frame Check Sequence) | 4 octets | Contrôle d'intégrité CRC-32 |
Taille totale : 64 à 1518 octets (sans le préambule/SFD).
CSMA/CD — Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
Mécanisme d'accès au média en half-duplex (obsolète en pratique mais testé à l'examen) :
- Carrier Sense : l'hôte écoute le média avant d'émettre
- Multiple Access : plusieurs hôtes partagent le même média
- Collision Detection : si deux hôtes émettent simultanément, chacun détecte la collision
- Les deux hôtes envoient un signal de jam puis attendent un délai aléatoire (backoff) avant de retenter
En full-duplex (standard actuel sur les switches), il n'y a pas de collisions car TX et RX utilisent des paires séparées. CSMA/CD est désactivé.
Adresses MAC
| Type | Format | Exemple |
|---|---|---|
| Unicast | Bit I/G = 0 | 00:1A:2B:3C:4D:5E |
| Broadcast | Tous les bits à 1 | FF:FF:FF:FF:FF:FF |
| Multicast | Bit I/G = 1 | 01:00:5E:xx:xx:xx (IPv4 multicast) |
Les 3 premiers octets forment l'OUI (Organizationally Unique Identifier), attribué par l'IEEE au fabricant. Les 3 derniers octets sont choisis par le fabricant.
Évolution des normes 802.3
| Année | Standard | Innovation |
|---|---|---|
| 1983 | 802.3 | Ethernet 10 Mbps sur coaxial |
| 1995 | 802.3u | Fast Ethernet 100 Mbps |
| 1999 | 802.3ab | Gigabit Ethernet sur cuivre (1000BASE-T) |
| 2006 | 802.3an | 10 Gigabit sur cuivre (10GBASE-T) |
| 2010 | 802.3ba | 40/100 Gigabit Ethernet |
| 2017 | 802.3bs | 200/400 Gigabit Ethernet |
Exemple concret
Un PC envoie une requête HTTP vers un serveur. La couche réseau construit un paquet IP. La couche liaison encapsule ce paquet dans une trame Ethernet II avec la MAC du switch/routeur de passerelle comme MAC destination, ajoute un EtherType 0x0800 (IPv4) et calcule le FCS. La trame fait 342 octets (en-tête 14 + paquet IP 324 + FCS 4).