H. RÉSEAUX À HAUT DÉBIT

H. RÉSEAUX À HAUT DÉBIT

L'histoire des réseaux et des télécommunications pourrait se résumer à une perpétuelle course au débit. Un réseau est à haut débit si son débit est au moins égal à 100 Mbps et le très haut débit atteint et dépasse le Gbps. Avec un tel débit, il est capable d'acheminer tous les types d'information : données, textes, graphiques, photos, images, animations, vidéos, sons. Pour les applications « temps réel » (voix, vidéo), le réseau haut débit doit être capable de supporter des flux isochrones.

Plusieurs technologies « haut débit » sont ou ont été couramment utilisées :

n  FDDI (Fiber Distributed Data Interface) : norme définissant les deux premières couches de l'architecture de transport sur fibre, à 100 Mbps en anneau. Obsolète.

n  DQDB (Distributed Queue Dual Bus) : projet de normalisation pour les réseaux métropolitains (MAN). Historique.

n  Ethernet commuté : solution dominante pour les réseaux à haut débit, de 100 Mbps à 400 Gbps.

n  ATM (Asynchronous Transfer Mode) : technologie de commutation de cellules, supportant le réseau ISDN à large bande. Voir section E.

n  SDH/SONET (Synchronous Digital Hierarchy / Synchronous Optical Networks) : couche de transport physique pour les réseaux optiques à très haut débit.

n  TCP/IP large bande : solution préconisée pour les hauts débits sur IP. Le routage IP peut aujourd'hui atteindre plusieurs Tbps dans les routeurs cœur de réseau.

1. Ethernet (IEEE 802.3)

Historiquement, c'est le premier réseau local et c'est aussi le réseau le plus utilisé. Ethernet est une architecture de réseau local conçue par Xerox, puis normalisée IEEE 802.3 en 1980 par Xerox, Intel et Digital. Son principe est basé sur la diffusion des messages sur un bus logique (qui peut être un bus ou une étoile physique) où tous les hôtes partagent de façon équitable le support, avec le protocole CSMA/CD.

L'architecture Ethernet est constituée de deux couches fondamentales : la couche physique et la couche de contrôle, correspondant respectivement aux couches 1 et 2 du modèle OSI.

Les supports utilisés sont : le câble coaxial (historique), la paire torsadée UTP (catégories 3 à 8), la fibre optique multimode (MMF) et monomode (SMF).

Les principaux standards Ethernet :

2. Trame Ethernet

Fig. 8 — Format d'une trame Ethernet (IEEE 802.3)

Signification des champs d'une trame Ethernet :

·    Préambule (7 octets) : suite de 1 et de 0 alternés servant à synchroniser le récepteur sur la trame émise.

·    SFD (Start Frame Delimiter, 1 octet) : séquence 10101011 matérialisant le début des informations exploitables.

·    Adresse destination (6 octets) : adresse physique (MAC) de la station devant recevoir la trame. Diffusion si tous les bits sont à 1 (broadcast : FF:FF:FF:FF:FF:FF).

·    Adresse source (6 octets) : adresse Ethernet de la station ayant émis la trame.

·    Type ou longueur (2 octets) : type de protocole encapsulé (0x0800 = IPv4, 0x0806 = ARP, 0x86DD = IPv6, 0x8100 = VLAN 802.1Q) ou longueur de la trame pour Ethernet II.

·    Informations / Données (46 à 1 500 octets) : données en provenance de la sous-couche LLC.

·    PAD : octets de bourrage sans signification, insérés si la trame est trop courte (minimum 64 octets au total).

·    FCS — Frame Check Sequence (4 octets) : résultat d'un calcul CRC effectué sur la trame, sert à détecter les bits corrompus lors de la transmission.

3. Ethernet commuté

Avec l'Ethernet partagé (hub), tout message émis est entendu par l'ensemble des machines raccordées et la bande passante disponible est partagée. Avec l'Ethernet commuté, la topologie physique reste une étoile mais organisée autour d'un commutateur (switch). Le commutateur utilise un mécanisme de filtrage et de commutation : il inspecte les adresses de source et de destination des messages, dresse une table qui lui permet de savoir quelle machine est connectée sur quel port (auto-apprentissage), puis ne transmet le message que sur le port adéquat.

Il en résulte que chaque échange peut s'effectuer à débit nominal (plus de partage de la bande passante), sans collisions, avec une augmentation très sensible des performances (à vitesse nominale égale). Comme la commutation élimine les collisions et que les liaisons 10/100/1000 Base-T disposent de circuits séparés pour la transmission et la réception (une paire par sens), les commutateurs modernes fonctionnent en mode full-duplex sur leurs ports.

Le mode full-duplex est particulièrement intéressant pour les serveurs qui doivent desservir plusieurs clients simultanément. De plus, comme le trafic émis et reçu n'est plus transmis sur tous les ports, il devient beaucoup plus difficile d'espionner (sniffer) le réseau, ce qui contribue à la sécurité générale.