Réseaux locaux Ethernet

Qu'est-ce qu'Ethernet ?

La technologie Ethernet est très probablement utilisée par tout réseau informatique installé dans un environnement privé, industriel ou militaire.  Elle est aussi connue sous le nom de norme IEEE 802.3.

Même si vous ne connaissez pas les aspects techniques d'Ethernet, vous avez probablement l'habitude d'utiliser certaines de ses fonctions.  Les câbles Ethernet sont le plus souvent appelés câbles de réseau, simplement parce qu'ils sont omniprésents sur les réseaux informatiques. Les réseaux Ethernet utilisent normalement des connecteurs modulaires RJ-45 et des câbles CAT5 pour interconnecter différents périphériques.

La technologie Ethernet permet de mettre en réseau de vastes systèmes informatiques combinant différents types de périphériques.  Grâce à la nature modulaire des câbles, une personne sans formation spécifique peut établir une connexion entre un modem, un routeur, un serveur, un ordinateur de bureau et tout autre périphérique qui accepte ce type de connexion.

La technologie Ethernet n'a pas toujours été aussi facile à utiliser.  Elle existe depuis plus longtemps que la plupart des gens le croient.

 

Quand est-ce que la technologie Ethernet a-t-elle été développée et normalisée ?

Ethernet est apparu entre 1973 et 1974. Il a été développé par Xerox et inspiré par la technologie ALOHAnet.

Il fallut attendre 1980 pour que la pénétration de la technologie Ethernet sur le marché justifie sa normalisation.  Cette normalisation a été réalisée par le projet 802 de l'Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). L'objectif était de normaliser une technologie pour supporter les réseaux locaux ou « local area networks », connus sous l'abréviation LAN.

En 1985, après maints débats et discussions, l'IEEE a finalement normalisé le protocole Ethernet sous le code 802.3.

 

Historique d'Ethernet

Le mot « Ethernet » combine le mot « Ether » et le mot « net » qui signifie réseau en anglais. Ether désignait autrefois la substance nébuleuse de l'espace interplanétaire, aussi supposée nécessaire à la transmission des ondes radio et de l'énergie électrique.  La première demande de brevet pour Ethernet a été déposée par l'entreprise Xerox. Ce document enregistré en 1975 indique que les inventeurs sont Butler Lampson, Chuck Thacker, Robert Metcalfe et David Boggs.

Tout au long de sa carrière, Metcalfe a consacré des efforts importants à la promotion d'Ethernet comme technologie de communication standard.  Il a été confronté à des solutions concurrentes et Ethernet n'a pas été immédiatement accepté comme la nouvelle norme des communications sur réseau. Cette concurrence a surtout été le fait du protocole Token Ring (anneau à jeton) et de la technologie Token Bus, qui étaient propriétaires.

Mais Ethernet avait l'avantage d'être plus économique que les autres options, ce qui facilita considérablement son choix comme norme.  Initialement, les connexions Ethernet utilisaient des câbles coaxiaux qui ont été rapidement remplacés par des câbles de réseau CAT5 encore utilisés aujourd'hui.

Au fil des ans, Ethernet a progressé en rapidité et en fiabilité. Aujourd'hui, son omniprésence est telle qu'il ne se fabrique presque aucun périphérique destiné au réseau qui n'est pas systématiquement doté d'un port Ethernet. Divers équipements, tels que les routeurs, commutateurs et concentrateurs, permettent d'étendre les réseaux Ethernet pour des coûts très économiques.

 

Qui a développé Ethernet ?

Butler Lampson, Chuck Thacker, Robert Metcalfe et David Boggs sont reconnus comme les principaux inventeurs de la technologie de communication Ethernet.  Comme d'autres technologies avancées, son développement a bénéficié du soutien d'une grande entreprise : Xerox, qui a officiellement déposé son brevet.

Au fil des ans, d'autres entreprises et initiatives individuelles ont largement contribué à assurer l'évolution continue d'Ethernet, pour qu'elle devienne la technologie de communication la plus largement utilisée dans le monde des réseaux informatiques.

 

Qui a normalisé Ethernet ?

La normalisation officielle d'une technologie comme Ethernet dépend de l'Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE).  L'IEEE est responsable de la normalisation d'Ethernet. Elle a donc rendu possible, dans une large mesure, le développement des réseaux informatiques modernes.

 

L’évolution d'Ethernet depuis sa création

Dans une grande mesure et pendant de nombreuses années, la technologie Ethernet a évolué avec les autres technologies qui dépendaient d'elles.  Elle a constamment progressé en rapidité, en sécurité et en fiabilité.

Une des étapes les plus importantes de cette progression fut le remplacement des câbles coaxiaux par les câbles CAT5 encore utilisés aujourd'hui.   Ils autorisent une bande passante largement supérieure et leur installation est très économique.

Initialement, les réseaux Ethernet étaient formés par des séries d'ordinateurs interconnectés entre eux.  Chaque ordinateur était physiquement connecté sur la même ligne. Progressivement, des répéteurs et des commutateurs ont permis à cette technologie de se libérer de ce concept. Cette évolution a généré des conséquences importantes.

Sur les premiers réseaux Ethernet, lorsqu'un ordinateur envoyait des données, tous les ordinateurs connectés au réseau les recevaient.  Aujourd'hui, les réseaux Ethernet offrent un contrôle avancé sur les destinataires des données et les personnes autorisées à les consulter. Les données peuvent être envoyées à un seul ordinateur ou autre périphérique, sans être accessibles par aucun autre système connecté.

Chaque fois que des informations sont transmises sur un réseau Ethernet, leur adressage inclut des données spécifiques qui identifient la machine expéditrice et la machine destinataire.  Les informations sont donc identifiées pour chaque machine connectée. Les machines connectées ignorent donc les données qui ne leur sont pas destinées. Le système offre ainsi une plus grande rapidité et une sécurité avancée.

L'évolution continue des réseaux Ethernet leur permet aussi d'utiliser différents protocoles sur une même machine.  Comme les informations transmises contiennent leurs données d'identification, elles sont uniquement reconnues par la machine destinataire appropriée.

Un autre avantage de la technologie Ethernet est de permettre l'interconnexion des réseaux anciens et nouveaux, grâce à un processus appelé « bridging » ou passerelle.

Un autre développement a radicalement transformé la conception des équipements Ethernet.  Progressivement, les cartes Ethernet sont devenues de plus en plus petites. Aujourd'hui, leurs dimensions leur permettent d'être intégrées sur la carte mère des ordinateurs. Il n'est donc plus nécessaire de connecter un périphérique externe à la carte mère ou d'utiliser un emplacement PCI ou autre interface similaire pour installer une carte de réseau séparée sur un ordinateur. Outre la simplification des dispositifs Ethernet et leur réduction physique, ils sont devenus beaucoup plus économiques, beaucoup plus accessibles, favorisant considérablement leur utilisation.

 

À quoi ressemble la topologie Ethernet ?

Ethernet utilise la topologie en bus.  Avec ce type de topologie, chaque périphérique connecté au réseau utilise la même ligne de communication pour recevoir et envoyer des données. Chaque périphérique est identifié par une adresse unique. Cette adresse appelée « adresse MAC » (pour « Media Access Control ») est unique au niveau mondial pour toute unité connectable à un réseau.

Dans le monde de la topologie Ethernet, le terme « trames » est omniprésent (« frames » en anglais).  Ce mot désigne le format utilisé pour envoyer des données sur un réseau Ethernet. Une trame contient les données du contenu, plus un en-tête et un bas de page. La taille de chaque trame est limitée à 1518 octets.

Comme tous les périphériques connectés à un réseau Ethernet utilisent la même ligne de communication, les adresses jouent un rôle crucial pour garantir l'acheminement des messages aux bonnes machines ou périphériques, qui sont appelés « hôtes » sur un réseau Ethernet. Toute trame de données transmise sur un réseau internet inclut l'adresse du périphérique émetteur et l'adresse du périphérique récepteur. Vous pouvez visualiser cela comme une enveloppe contenant une lettre. Sur la lettre, l'adresse du destinataire est indiquée avec l'adresse de votre machine si vous êtes l'expéditeur. Le destinataire peut ainsi reconnaître l'expéditeur de la lettre. Les informations, c'est à dire le contenu de la lettre est uniquement accessible au destinataire, et à personne d'autre ou périphérique connecté au réseau.

Une des difficultés de la technologie Ethernet vient de la simultanéité des communications émises par plusieurs hôtes. Pour comprendre cette difficulté, imaginez une salle où un grand nombre de personnes parlent ensemble... et essayez de suivre ce que dit une seule personne alors que dix autres parlent en même temps. Dans la terminologie Ethernet, cette cacophonie prend le nom de « collisions ». Pour garantir la réussite des communications, des algorithmes déterminent les délais que les différents périphériques connectés doivent respecter avant d'envoyer des données après avoir subi une collision.

Des relais ou répéteurs sont installés sur les réseaux Ethernet pour augmenter les distances de transmission.  Un hub ou concentrateur est un type de relais largement utilisé sur les réseaux Ethernet. Comme un routeur, un commutateur ou switch est un type de relais qui offre un plus haut niveau de contrôle et de retransmission des données qu'un hub. Certains réseaux Ethernet utilisent des passerelles. Une passerelle sert à relier deux réseaux qui utilisent des protocoles de communication différents.

La diversité des dispositifs qui peuvent aujourd'hui être connectés à un réseau Ethernet est réellement impressionnante.  Cependant, ils sont tous conçus pour fonctionner avec la même topologie, les mêmes avantages et les mêmes limitations spécifiques à tout réseau Ethernet. Progressivement, au fil des ans, cette topologie de réseau s'est imposée comme la plus courante au monde, bien qu'il existe aussi des technologies concurrentes. Les connexions Wi-Fi utilisent la même topologie que les connexions Ethernet normales. Ce sont en réalité des versions sans fil des connexions Ethernet.

 

Comment sont transmises les données sur un réseau Ethernet ?

Dans toutes les communications entre périphériques connectés à un réseau Ethernet, les trames jouent le rôle le plus fondamental.  Comme indiqué précédemment, les trames contiennent les informations ou contenu ainsi que l'adresse destinataire et l'adresse expéditeur. Comme les trames sont limitées à une taille maximale de 1518 octets, un grand nombre de trames peut être nécessaire pour transmettre un volume de données important.

Actuellement, les connexions Ethernet continuent d'utiliser les câbles CAT5. Leurs spécifications supportent une capacité suffisante en termes de bande passante. Ces câbles sont à la fois très fiables et très durables. La norme CAT5 est donc un excellent choix pour les réseaux informatiques.

Pour bénéficier d'une sécurité renforcée, les données peuvent être chiffrées pour interdire leur lecture par des personnes non-autorisées. En outre, elles peuvent être acheminées par l'intermédiaire de périphériques différents et spécifiquement sélectionnés afin d'augmenter encore la sécurité du contenu.  Compte tenu de la nature des réseaux Ethernet, le piratage des lignes de communication est relativement aisé. Par conséquent, les options de sécurité disponibles se sont multipliées au fil des ans. Elles permettent de transmettre des données avec la remarquable efficacité inhérente au réseau Ethernet et une sécurité optimale sans que la complexité technologique rende ce moyen de communication inutilisable.

 

À quoi servent les transformateurs Ethernet ?

Le rôle des transformateurs Ethernet varie avec le type du réseau Ethernet.  Sur un réseau Ethernet 10BaseT, un transformateur sert surtout de filtre passe-bas. Il permet donc de réduire le bruit et préserve la stabilité des ondes de forme.

Sur un réseau Ethernet 100 Mo, le rôle du transformateur est plus proche de celui des transformateurs dans la définition normale de ce terme.  Ils servent à adapter l'impédance du réseau. Ils jouent également un rôle d'isolation. La plupart de ces transformateurs ont une résistance de 100 ohms pour une impédance 1:1.

 

Comment fonctionne un transformateur Ethernet ?

Un transformateur Ethernet apporte au réseau une fonction d'adaptation d'impédance des lignes, ou il peut être utilisé comme filtre pour maintenir les signaux dans des limites acceptables.

 

Qu'est-ce que le nombre de ports de sortie ?

Cette caractéristique indique le nombre de ports, physiquement installés sur le transformateur, qui peuvent être utilisés comme sorties sur le réseau.

 

Que signifie le terme « perte d'insertion » ?

La perte d'insertion est mesurée en décibels. Les fiches de spécifications indiquent sa valeur maximale.  Elle décrit exactement ce que ces deux mots signifient, c'est à dire la puissance de signal perdue lorsqu'un périphérique est inséré ou connecté au réseau. La préférence est évidemment donnée aux valeurs les plus basses.

 

Que définissent les fréquences de fonctionnement maximale et minimale ?

Les fréquences de fonctionnement maximale et minimale sont les fréquences qu'un transformateur Ethernet doit utiliser pour fonctionner normalement.  Le dépassement de ces limites peut produire des erreurs et autres types d'anomalies.

 

Que définissent les températures de fonctionnement maximale et minimale ?

Comme tous les composants électroniques, les transformateurs Ethernet fonctionnent dans une gamme de températures qui ne doit pas être dépassée.  Le dépassement des températures spécifiées peut causer une détérioration des performances, des erreurs de fonctionnement, des pannes de transformateur.