Module 7 : Encapsulation Ethernet et Commutation des Trames

📌 7.1 Encapsulation Ethernet

✨ 7.1.1 Aperçu de la Technologie Ethernet

Ethernet est l'une des principales technologies LAN utilisées aujourd'hui, définie par les standards IEEE 802.2 et 802.3, et elle fonctionne sur les couches Liaison de Données (L2) et Physique (L1). Ses vitesses prises en charge incluent :

• 10 Mbps (Ethernet standard),

• 100 Mbps (Fast Ethernet),

• 1 Gbps, 10 Gbps, 40 Gbps, jusqu’à 100 Gbps.

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⚙️ 7.1.2 Sublayers de la Couche Liaison

Ethernet utilise deux sous-couches distinctes :

1. Logical Link Control (LLC) :

   • Définit les protocoles de niveau supérieur (ex. IPv4, IPv6).

   • Permet l'utilisation de plusieurs protocoles sur le même média.

2. Media Access Control (MAC) :

   • Encapsule les données dans des trames.

   • Gère l'accès au média physique.

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🎛️ 7.1.3 La Sous-couche MAC

Fonctions principales :

1. Encapsulation des données :

   • Ajout d'adresses MAC source et destination dans la trame.

   • Ajout de la séquence de vérification de trame (FCS) pour détecter les erreurs.

2. Accès au média :

   • Support des standards Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, etc.).

   • Les réseaux modernes utilisent des commutateurs full-duplex, éliminant le besoin de gestion des collisions (CSMA/CD).

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🧩 7.1.4 Champs d'une Trame Ethernet

Structure d'une trame Ethernet :

Champ	Taille	Description
Préambule et SFD	8 octets	Synchronisation entre appareils.
Adresse MAC Destination	6 octets	Identifie l'appareil de destination.
Adresse MAC Source	6 octets	Identifie l'appareil source.
Type/Longueur	2 octets	Identifie le protocole de la couche supérieure (ex. IPv4).
Données	46 à 1500 octets	Charge utile encapsulée.
FCS	4 octets	Détecte les erreurs de transmission.

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📌 7.2 Adresses MAC

🛠️ 7.2.1 Représentation Hexadécimale

Les adresses MAC sont exprimées en hexadécimal, car chaque chiffre hexadécimal représente 4 bits. Une adresse MAC Ethernet contient :

• 48 bits (6 octets ou 12 chiffres hexadécimaux).

• Exemple : 00-60-2F-3A-07-BC.

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✨ 7.2.2 Structure d'une Adresse MAC

1. OUI (Organizationally Unique Identifier) :

   • Les 6 premiers chiffres hexadécimaux sont assignés au fabricant par l'IEEE.

2. Valeur unique du fabricant :

   • Les 6 derniers chiffres hexadécimaux sont assignés par le fabricant pour garantir l'unicité.

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🌐 7.2.3 Types de Communication MAC

1. Unicast :

   • Un seul expéditeur vers un seul destinataire.

   • Nécessite l'ARP ou le ND pour résoudre l'adresse IP en adresse MAC.

2. Broadcast :

   • Envoyé à tous les appareils d'un domaine de diffusion.

   • Adresse MAC destination : FF-FF-FF-FF-FF-FF.

3. Multicast :

   • Envoyé à un groupe spécifique d'appareils.

   • Adresses MAC multicast :

     • IPv4 : Préfixe 01-00-5E.

     • IPv6 : Préfixe 33-33.

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📌 7.3 Commutation Ethernet

🚦 7.3.1 Rôle des Commutateurs

Un commutateur Ethernet prend des décisions d’acheminement basées sur les adresses MAC :

• Consulte sa table des adresses MAC pour déterminer le port de sortie.

• Compare l’adresse MAC de destination avec les entrées de la table.

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🛠️ 7.3.2 Apprentissage et Filtrage

1. Apprentissage :

   • Le commutateur analyse les adresses MAC source des trames reçues.

   • Il associe chaque adresse MAC à un port d’entrée dans sa table.

2. Filtrage :

   • Si l’adresse MAC destination est connue, la trame est envoyée uniquement sur le port correspondant.

   • Si l’adresse MAC n’est pas connue, la trame est diffusée sur tous les ports (sauf celui de réception).

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⚡ 7.3.4 Méthodes de Commutation

1. Store-and-Forward :

   • Stocke la trame entière avant de la transmettre.

   • Vérifie les erreurs via le CRC.

   • Recommandé pour les réseaux nécessitant des priorités QoS.

2. Cut-Through :

   • Transmet la trame dès que l’adresse MAC destination est lue.

   • Deux variantes :

     • Fast-forward : Transmission immédiate avec faible latence.

     • Fragment-free : Stocke les 64 premiers octets pour vérifier les erreurs initiales.

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📌 7.4 Techniques et Configurations des Commutateurs

✨ 7.4.4 Paramètres de Duplex et Vitesse

• Full-Duplex :

  • Communication simultanée dans les deux directions.

  • Utilisé par défaut pour les ports Gigabit.

• Half-Duplex :

  • Communication dans une seule direction à la fois.

  • Susceptible aux collisions.

Remarque : Les décalages de duplex sont une source fréquente de problèmes.

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⚙️ 7.4.5 Auto-MDIX

• Permet d’utiliser des câbles croisés ou droits pour toutes les connexions.

• Détecte automatiquement le type de câble et ajuste les interfaces en conséquence.