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Sous-sections

3.1 Vocabulaire et matériel

3.1.1 Topologies : bus et étoile [GE]

Les réseaux utilisent les technologies classiques de communication : certains reposent sur une transmission sans fil (réseaux hertziens, satellitaires...), d'autres nécessitent un lien physique entre les ordinateurs qu'ils relient. Ce lien est le canal par lequel passe le signal, et peut être de natures diverses : fibre optique (conducteur de signaux lumineux), cables électriques (conducteurs de signaux électriques), etc. Dans la suite de cette section, on parlera indifféremment de cable pour désigner ce lien matériel.

Ce qu'on appelle topologie de réseau est la manière physique dont les différents ordinateurs sont reliés entre eux, la forme générale de l'installation. On en distingue 3 types :

3.1.1.1 Topologie en bus

Sur cette topologie, tous les ordinateurs sont reliés le long d'un cable unique, le bus. Le trajet parcouru par un signal, et donc son temps de propagation, dépend donc des positions de l'émetteur et du destinataire sur le bus.


 
Figure 3.1: Topologie réseau en bus

\includegraphics{images/topobus.eps}


3.1.1.2 Topologie en anneau

Il suffit de reprendre la topologie en bus, et de relier les 2 extrémités du cable. On obtient une boucle :


 
Figure 3.2: Topologie réseau en anneau

\includegraphics{images/topoanneau.eps}


Là encore, le trajet du signal dépend des positions des ordinateurs sur le réseau, mais à nombre d'ordinateurs égal, le trajet maximal est deux fois moindre que sur un réseau en bus.

3.1.1.3 Topologie en étoile

Ici, on utilise un élément central, qui peut être un ordinateur ou un appareillage spécifique, et d'où partent autant de cables que d'ordinateurs connectés.


 
Figure 3.3: Topologie réseau en étoile

\includegraphics{images/topoetoile.eps}


Un message entre deux ordinateurs passe toujours par le << central >>, et le temps de propagation est donc constant, car le message parcourt toujours deux longueurs de cable, quels que soient l'émetteur et le destinataire.

3.1.1.4 Réseau mixte

Les gros réseaux ne sont généralement pas homogènes et peuvent comprendre de nombreux sous-réseaux de topologies différentes ; par exemple, plusieurs réseaux en étoile reliés par un bus desservant les centraux, pour former un réseau mixte.

Par la suite, nous nous intéresserons exclusivement aux topologies en bus et en étoile, les deux variantes utilisées dans les réseaux ethernet.

3.1.2 Ethernet [GE]


 
Figure 3.4: Câble RJ45 et câble coaxial (têtes)

\includegraphics{images/cable.eps}


Le périphérique le plus courant sur PC pour construire un réseau local est la carte ethernet. Il en existe de nombreux modèles, de plusieurs fabricants, mais elles répondent toutes à la même norme IEEE 802.3 et sont (presque) toutes capables de communiquer entre elles.

Ethernet est un réseau << démocratique >> dans le sens où il n'y a pas de machine centrale : la gestion du réseau est partagée à égalité entre tous les ordinateurs qui y sont connectés. Ce principe présente des avantages et des inconvénients, mais dans l'ensemble il a fait ses preuves.

3.1.2.1 Le matériel

3.1.2.1.1 Connexion interne

Physiquement, une carte ethernet se présente comme une carte d'extension standard, à insérer dans un slot libre du PC. Il existe des modèles pour les bus ISA 8 bits, ISA 16 bits, et PCI. Les cartes communiquent avec la machine par une ligne d'IRQ, une adresse de base (ioport) et éventuellement un canal DMA (voir section matériel). Ces 3 caractéristiques peuvent être fixées par le constructeur ou configurables par l'utilisateur. Dans ce dernier cas, la configuration peut se faire soit par logiciel, soit par la manipulation de << cavaliers >> (jumpers) sur la carte.

3.1.2.1.2 Connexion externe

Indépendamment du type de bus utilisé, il existe 3 types de connexions externes (câble, connecteur) ethernet :



Dénomination Cable Connecteur Topologie
10 Base-5 gros coaxial AUI bus
10 Base-2 coaxial fin BNC bus
10 Base-T paire torsadée RJ45 étoile (répartiteur)



schema avec coupe coax, connecteur coax, connecteur AUI, connecteur RJ45



3.1.2.1.2.1 10 Base-5

Il s'agit du premier type de cablage utilisé, cité pour mémoire : cable jaune, épais (13 mm) et rigide (blindé), peu pratique à manipuler. Il tend à disparaître, et vous n'en rencontrerez probablement pas.

3.1.2.1.2.2 10 Base-2

Cette norme utilise aussi du cable coaxial, mais d'un autre type : généralement noir, de 6 mm de diamètre, munis de connexteurs BNC. Le 2 de 10 Base-2 signifie 200 m : c'est la longueur limite d'un réseau ethernet fin, contre 500 m pour un réseau 10 Base-5. La perte en longueur maximale est compensée par une installation beaucoup plus aisée du réseau.

Les connexions se font à l'aide de connecteurs BNC coaxiaux. Les cartes sont équipées de connecteurs BNC femelles, les cables de connecteurs BNC mâles, munis d'une virole quart de tour pour verrouiller la connexion sur le connecteur femelle.



Cette norme utilise une topologie en bus : les différents cables constituent une seule ligne électrique. Les connexions sont faites grâce à des T BNC, constitués de 2 branches femelles (raccordement des cables) et d'une branche mâle (raccordement à la carte). Il faut absolument éviter de créer des intersections en T : elles ne sont autorisées que pour la connexion de la carte et doivent être le plus courtes possible. Chaque extrémité du câble doit absolument être terminée par un bouchon BNC. 3.1



\includegraphics{images/ether3bus.eps}



3.1.2.1.2.3 10 Base-T

Cette norme n'utilise pas du câble coaxial mais de la paire torsadée, comme le fil de téléphone. Le connecteur (RJ45) est aussi semblable aux connecteurs téléphoniques modernes.

La différence essentielle avec les réseau 10 Base-5/2 réside dans la topologie en étoile : les différentes cartes ethernet ne sont pas connectées le long d'un câble, mais sont toutes reliées à un boîtier électronique central, appelé répartiteur (hub en anglais). C'est ce répartiteur qui s'occupe de commuter les signaux entre les différents cables qui lui arrivent. En fait, si le réseau est gros, les ordinateurs ne sont pas tous reliés au même répartiteur : chaque répartiteur accepte un certain nombre de connexions directes (typiquement, entre 4 et 16), mais peut être en plus relié lui-même à d'autres répartiteurs.



\includegraphics{images/ether5etoile.eps}



3.1.2.1.2.4 Et comme rien n'est simple...

Il existe aussi des cartes dites << combo >> qui proposent 2 types de connecteurs ethernet, voire les 3 (AUI, BNC, RJ45). Dans ce cas, les connecteurs ne sont pas tous utilisables en même temps, mais il est possible de choisir lequel on veut utiliser.On trouve également des ``transceivers'' (petits boîtiers d'adaptation, de la taille d'une grosse boîte d'allumettes) qui transforment une sortie AUI en sortie BNC ou RJ45.

3.1.3 Les adresses ethernet

Chaque carte ethernet est identifiée par une adresse unique, fixée par le constructeur et inscrite << en dur >> sur la carte3.2, appelée adresse ethernet3.3.

Cette adresse a une taille de 6 octets, généralement donnée sous forme héxadécimale, les octets étant séparés par des doubles points. Par exemple, 00:00:C0:CE:7F:2E est l'adresse de ma carte ethernet, de marque Western Digital3.4, modèle WD8003. Les trois premiers octets identifient le fabricant, les trois derniers identifient le modèle et le numéro << de série >>.

Si votre carte ethernet est détectée au démarrage de Linux (ce qui est généralement le cas), vous pourrez voir cette adresse, dans les messages de démarrage. Voici par exemple un extrait des messages de démarrage de mon PC (obtenu par la commande dmesg) :

[...]

PPP line discipline registered. 

wd.c:v1.10 9/23/94 Donald Becker (becker@cesdis.gsfc.nasa.gov) 

eth0: WD80x3 at 0x300, 00 00 C0 CE 7F 2E WD8003, IRQ 5, shared memory at 0xd8000-0xd9fff. 

Partition check:

[...]

eth0 désigne la première interface ethernet, correspondant à la première carte reconnue ; WD8003 est le nom de modèle, les autres informations sont des indications sur l'interface de communication avec le microprocesseur utilisée.

L'adresse matérielle permet au protocole ethernet de délivrer un message à son destinataire. Ce dernier connaît de la même façon l'adresse ethernet de l'expéditeur.

Nous ne nous étendrons pas plus sur le protocole ethernet, qui dépasse largement le cadre de ce livre.

3.1.4 Configuration d'une carte ethernet

La configuration d'une carte ethernet est généralement simple : soit la carte est détectée au démarrage, (dans le noyau ou en module), et vous n'avez rien à faire, soit elle n'est pas supportée par Linux, et vous n'avez plus qu'à changer de carte !

Détaillons un peu tout de même :

Pour une étude générale de toutes les cartes supportées par Linux, avec les spécificités de chacune, je vous renvoie à l'excellent Ethernet Howto. Ce document est long, mais il vous suffite de lire la section consacrée à votre carte. Il vous permet aussi d'identifier le modèle d'une carte que vous avez récupéré, sans boîte ni notice, grâce à sa puce. En général, les distributions modernes (Debian, RedHat et dérivées, SuSE...) reconnaissent les cartes ethernet les plus courantes à l'installation, et installent le noyau ou les modules nécessaires. Cependant, si vous ajoutez une carte réseau à votre machine après l'installation, le Ethernet Howto vous indiquera quel driver utiliser, soit en module, soit en recompilant le noyau.

3.1.5 Protocoles



Footnotes

... BNC.3.1
Un simple connecteur mâle intégrant une résistance de 50 ohms destinée à absorber le signal en bout de câble.
... carte3.2
dans une petite ROM ou mémoire morte
... ethernet3.3
ou encore adresse physique , adresse matérielle (hardware) ou adresse MAC (rien à voir avec les Mac Intosh d'Apple).
... Digital3.4
WD ne fait plus de cartes ethernet maintenant ; cette activité a été reprise par la société SMC.

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