Architecture Ethernet - Comprendre les fondamentaux réseaux

Ce cours couvre les fondamentaux de l'architecture Ethernet, incluant les principes de transmission des données, les types de câblage, les normes IEEE 802.3, ainsi que les commutateurs et routeurs Ethernet, pour maîtriser la conception et l'optimisation des réseaux locaux (LAN). Ce PDF offre un support pédagogique complet avec des schémas explicatifs, des exemples pratiques et des exercices d'application, permettant aux étudiants et professionnels de renforcer leurs compétences en réseaux informatiques. Le fichier, rédigé par Thierry VAIRA, est structuré pour faciliter l'apprentissage des concepts clés, des topologies réseau aux protocoles de communication, en vue d'une mise en œuvre efficace des infrastructures Ethernet.

Objectifs d'apprentissage

Comprendre les principes fondamentaux de l'architecture Ethernet et son évolution historique.
Maîtriser les caractéristiques techniques des trames Ethernet (802.3 et Ethernet II).
Analyser le positionnement d'Ethernet dans le modèle OSI et son interaction avec les couches physique et liaison.
Différencier les fonctionnalités des hubs, switches et VLAN dans un réseau Ethernet.
Appliquer les concepts à des cas concrets, y compris les réseaux Gigabit Ethernet.

Public cible

Ce cours s'adresse aux administrateurs réseau, ingénieurs en informatique, étudiants en réseaux, et tout professionnel souhaitant approfondir sa compréhension des technologies Ethernet. Une connaissance de base des concepts réseaux (modèle OSI, adressage IP) est recommandée.

1. Introduction

Ethernet, développé dans les années 1970 par Xerox, est devenu la norme dominante pour les réseaux locaux (LAN). Ce cours explore son architecture, des bases jusqu'aux avancées modernes comme le Gigabit Ethernet.

2. Caractéristiques principales

Ethernet se distingue par son accès multiple avec détection de collision (CSMA/CD), son débit allant de 10 Mbps à 100 Gbps, et sa topologie en étoile ou bus. La norme IEEE 802.3 en définit les standards.

3. Les trames 802.3 et Ethernet_II

Une trame Ethernet encapsule les données avec des en-têtes spécifiques. La trame 802.3 (IEEE) inclut des champs comme l'adresse MAC source/destination, tandis qu'Ethernet II utilise un champ "Type" pour identifier le protocole de couche supérieure (ex: IPv4).

4. Ethernet et le modèle OSI

Ethernet opère principalement aux couches 1 (physique) et 2 (liaison de données) du modèle OSI. La couche liaison est divisée en sous-couches MAC (contrôle d'accès) et LLC (gestion des flux).

5. La couche physique

Cette couche définit les supports de transmission (câble coaxial, fibre optique) et les signaux électriques. Les standards comme 10BASE-T (paire torsadée) ou 1000BASE-SX (fibre) en sont des exemples.

6. La couche Liaison (sous-couches MAC et LLC)

La sous-couche MAC gère les adresses physiques (MAC) et le CSMA/CD, tandis que la LLC assure la multiplexation des protocoles (ex: IPX, IPv6) via des identifiants SAP.

7. Concentrateur (hub) et commutateur (switch)

Un hub diffuse les données à tous les ports, créant des collisions. Un switch, plus intelligent, utilise une table d'adresses MAC pour acheminer les trames vers le port destinataire uniquement, optimisant le trafic.

8. VLAN

Les VLAN (Virtual LAN) segmentent logiquement un réseau physique en plusieurs réseaux virtuels, améliorant la sécurité et la gestion du trafic. Les trames 802.1Q ajoutent un identifiant VLAN à l'en-tête Ethernet.

9. Exemples de réseaux

Un réseau d'entreprise peut combiner des switches gérés (pour VLAN), des routeurs (inter-VLAN), et des liaisons fibre 10Gbps. Les réseaux domestiques utilisent souvent des switches non gérés en 1Gbps.

10. Gigabit Ethernet

Le Gigabit Ethernet (1000BASE-T) généralise le full-duplex et supprime le CSMA/CD. Des variantes comme 10Gbps ou 40Gbps étendent ses applications aux data centers et réseaux métropolitains.

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