Définition Ethernet - Qu'est-ce qu'Ethernet ?

Ethernet est une technologie largement utilisée pour réseaux locaux (LAN). Il fournit un moyen standard de connecter des ordinateurs et d'autres appareils dans une zone limitée, leur permettant de communiquer entre eux.

Qu'est-ce qu'Ethernet ?

Ethernet est une technologie réseau principalement utilisée pour les réseaux locaux (LAN), permettant aux appareils de communiquer entre eux via un protocole standardisé. Elle a été développée dans les années 1970 chez Xerox PARC et est depuis devenue la technologie de réseau filaire la plus courante.

Ethernet fonctionne en transmettant des paquets de données sur un support physique, généralement à l'aide de câbles à paires torsadées, de câbles coaxiaux ou de câbles à fibres optiques. Il utilise les deux matériel des composants, tels que des cartes d'interface réseau (NIC) et des commutateurs, ainsi que des protocoles logiciels pour gérer le flux de données, garantissant une communication fiable et ordonnée entre les appareils.

Le protocole Ethernet définit un ensemble de règles de formatage, d'adressage et de transmission des données. Les appareils sur un réseau Ethernet se voient attribuer des adresses MAC (Media Access Control) uniques, qui aident à identifier la source et la destination des paquets de données. Les réseaux Ethernet sont généralement organisés selon une topologie en étoile ou en bus, où les appareils sont connectés à un commutateur ou un hub central, permettant un routage efficace des données et une gestion des collisions.

Au fil des années, Ethernet a connu des progrès significatifs en termes de vitesse et de performances, avec des débits de données standard augmentant par rapport aux 10 d'origine. Mbps jusqu'à 100 Mbps (Fast Ethernet), 1 Gbps (Gigabit Ethernet) et jusqu'à 100 Gbps et au-delà pour les applications hautes performances.

Une brève histoire d'Ethernet

Ethernet a été conçu au début des années 1970 au Xerox PARC (Palo Alto Research Center) par Robert Metcalfe et son équipe. Ils visaient à créer un système de réseau capable de connecter des ordinateurs sur de courtes distances au sein d’un bâtiment.

En 1973, Metcalfe et son équipe ont démontré avec succès Ethernet, initialement capable de transmettre des données à 2.94 Mbps sur un câble coaxial. Cette innovation a jeté les bases d'une approche standardisée des réseaux locaux, conduisant à la publication de la première spécification Ethernet en 1980. L'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) a formalisé la norme sous le nom d'IEEE 802.3 en 1983, ce qui a encore renforcé le rôle d'Ethernet. dans le paysage des réseaux.

Tout au long des années 1980 et 1990, Ethernet a évolué rapidement, s'adaptant aux demandes croissantes de débits de transfert de données plus élevés et d'une gestion de réseau plus efficace. L'introduction de câbles à paires torsadées et de commutateurs a remplacé les câbles coaxiaux d'origine, améliorant ainsi la fiabilité et l'évolutivité du réseau.

Fast Ethernet, introduit au milieu des années 1990, a augmenté les taux de transfert de données à 100 Mbps, suivi par Gigabit Ethernet à la fin des années 1990, qui a poussé les vitesses à 1 Gbps. À mesure que la technologie progressait, Ethernet a continué d'étendre ses capacités, prenant en charge des vitesses de 10 Gbit/s, 40 Gbit/s et même 100 Gbit/s, ce qui en fait la pierre angulaire des réseaux grand public et d'entreprise.

Les performances robustes, la rentabilité et l'adaptabilité d'Ethernet ont assuré sa domination en tant que technologie privilégiée pour les réseaux locaux câblés, influençant la conception et la mise en œuvre d'infrastructures réseau modernes.

Composants de connexion Ethernet

Les réseaux Ethernet se composent de plusieurs composants clés qui fonctionnent ensemble pour permettre la communication de données. Ces composants comprennent :

• Carte d'interface réseau (NIC). La carte réseau, également appelée carte réseau, est un composant matériel installé sur un ordinateur ou un autre périphérique qui se connecte au réseau Ethernet. Il fournit l'interface physique permettant à l'appareil de se connecter au câble réseau et gère la conversion des données en signaux électriques pour la transmission et vice versa. Chaque carte réseau a un unique Adresse MAC qui identifie l'appareil sur le réseau.
• Câbles Ethernet. Il s'agit des supports physiques qui transportent les signaux de données entre les appareils du réseau. Les types les plus courants sont les câbles à paires torsadées (tels que Cat5e, Cat6 et Cat6a), qui sont utilisés pour la plupart des connexions aux réseaux locaux. Les câbles coaxiaux et les câbles à fibres optiques sont également utilisés lorsque de plus longues distances ou des débits de données plus élevés sont nécessaires.
• Basculer. Un commutateur est un périphérique réseau central qui connecte plusieurs appareils sur un réseau Ethernet, leur permettant de communiquer entre eux. Il reçoit les paquets de données entrants et les transmet au périphérique de destination approprié en fonction des adresses MAC. Les commutateurs améliorent les performances du réseau en réduisant les collisions et en augmentant la disponibilité bande passante pour chaque appareil.
• Routeur Un routeur connecte plusieurs réseaux entre eux et dirige les paquets de données entre eux. Dans un réseau Ethernet, un routeur connecte généralement le réseau local à Internet, gérant le trafic entre les réseaux internes et externes. Il attribue adresses IP aux appareils du réseau et utilise des tables de routage pour déterminer le meilleur chemin pour les paquets de données.
• Répétiteur. Un répéteur est un appareil qui amplifie et régénère les signaux dans un réseau Ethernet pour étendre la distance sur laquelle les données peuvent voyager. Il est utilisé dans les situations où la longueur du câble dépasse la limite maximale pour une transmission fiable du signal. Les répéteurs aident à maintenir l’intégrité du signal et à prévenir la perte de données sur de longues distances.
• Centre. Un hub est un périphérique réseau de base qui connecte plusieurs périphériques Ethernet, les faisant agir comme un seul segment de réseau. Contrairement à un commutateur, un hub diffuse les paquets de données entrants à tous les appareils connectés, ce qui peut entraîner des collisions réseau et une réduction des performances. Les hubs sont largement obsolètes et ont été remplacés par des commutateurs plus efficaces.
• Point d'accès. Dans les réseaux Ethernet sans fil (Wi-Fi), un point d'accès fait office d'émetteur et de récepteur central de signaux sans fil. Il se connecte au réseau Ethernet filaire et permet aux appareils sans fil de communiquer avec le réseau. Les points d'accès gèrent le trafic de données entre les clients sans fil et l'infrastructure réseau câblée.
• Panneau de raccordement. Un panneau de brassage est un ensemble matériel monté qui contient plusieurs ports réseau. Il constitue un point central pour connecter et organiser les câbles réseau. Les panneaux de brassage facilitent la gestion et le dépannage du réseau en permettant flexconnexions et reconfigurations de câbles possibles.

Comment fonctionne Ethernet ?

Ethernet fonctionne via une série d'étapes qui facilitent la transmission de données entre les appareils sur un réseau local (LAN). Voici une explication détaillée du fonctionnement d'Ethernet :

1. Création et packaging de données. Lorsqu'un appareil (comme un ordinateur ou une imprimante) souhaite envoyer des données, il crée d'abord les données et les regroupe en unités plus petites appelées cadres. Chaque trame Ethernet contient plusieurs parties : un préambule (pour la synchronisation), les adresses MAC de destination et source, la charge utile des données et une séquence de vérification de trame (FCS) pour la détection des erreurs.
2. Transmission de la carte réseau. La carte d'interface réseau (NIC) de l'appareil prend la trame Ethernet et la convertit en signaux électriques (pour les câbles en cuivre) ou en signaux lumineux (pour les câbles à fibre optique). Ces signaux sont ensuite envoyés sur le câble réseau.
3. Propagation des signaux. Les signaux transitent par les câbles Ethernet jusqu'au commutateur réseau. Les câbles comme Cat5e, Cat6 et Cat6a sont couramment utilisés pour les connexions à paires torsadées.
4. Changer de traitement. La trame Ethernet arrive au commutateur, qui lit l'adresse MAC de destination. Le commutateur dispose d'une table d'adresses MAC qu'il utilise pour déterminer le port approprié pour transférer la trame. Cela garantit que la trame est envoyée uniquement au périphérique destinataire prévu, plutôt que de la diffuser à tous les périphériques (ce qui se produirait dans un hub).
5. Transfert de trame. Le commutateur envoie la trame Ethernet via le port approprié vers sa destination. Si le périphérique de destination est connecté à un autre commutateur, la trame peut être transmise via plusieurs commutateurs jusqu'à ce qu'elle atteigne le commutateur final connecté au périphérique de destination.
6. Réception de la carte réseau. La carte réseau du périphérique de destination reçoit les signaux entrants et les reconvertit en trame Ethernet d'origine. La carte réseau vérifie la trame pour détecter les erreurs à l'aide de la séquence de vérification de trame (FCS). Si la trame est sans erreur, la carte réseau extrait la charge utile des données.
7. Traitement de l'information. Les données extraites sont ensuite transmises au périphérique de l'appareil. le système d'exploitation et un logiciel d'application pour un traitement ultérieur. S'il y a des erreurs dans la trame, la carte réseau peut demander une retransmission des données.
8. Accusé de réception et réponse. En fonction du protocole de communication utilisé (par exemple, TCP/IP), le périphérique récepteur peut renvoyer un accusé de réception à l'expéditeur, indiquant que les données ont été reçues avec succès. Si la transmission de données nécessite une réponse (par exemple, une demande d'informations), le processus se répète, les rôles d'expéditeur et de destinataire étant inversés.

Tout au long de ce processus, Ethernet utilise Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) pour gérer la manière dont les appareils partagent le support réseau. Lorsque les appareils souhaitent transmettre des données, ils écoutent le réseau pour vérifier s'il est gratuit (carrier sense). Si le réseau est occupé, ils attendent. Si deux appareils transmettent simultanément, provoquant une collision, ils s'arrêtent, attendent pendant une période aléatoire et réessayent (détection de collision et interruption).

Types d'Ethernet

La technologie Ethernet a considérablement évolué depuis sa création, ce qui a donné naissance à différents types répondant à différents besoins et environnements de réseau. Chaque type d'Ethernet offre des avantages distincts en termes de vitesse, de support et d'application, ce qui le rend adapté à des scénarios spécifiques.

Ethernet standard (10BASE-T)

Le standard Ethernet, également connu sous le nom de 10BASE-T, a été l'une des premières normes Ethernet largement adoptées. Il fonctionne à une vitesse de 10 Mbps sur des câbles à paires torsadées, généralement Cat3 ou supérieur. Ce type d'Ethernet est utilisé dans les configurations LAN de base et fournit une communication fiable pour les petits réseaux ayant des besoins de transfert de données modérés. Bien qu’aujourd’hui largement obsolète, il a jeté les bases de normes Ethernet plus avancées.

Ethernet rapide (100BASE-TX)

Fast Ethernet, ou 100BASE-TX, a considérablement augmenté le taux de transfert de données à 100 Mbps tout en utilisant toujours des câbles à paires torsadées, généralement Cat5 ou Cat5e. Cette amélioration a permis d'accélérer transmission de données et prend en charge des applications plus exigeantes telles que le multimédia et les transferts de fichiers volumineux. Fast Ethernet était un choix populaire pour les réseaux professionnels et éducatifs à la fin des années 1990 et au début des années 2000.

Gigabit Ethernet (1000BASE-T)

Gigabit Ethernet, connu sous le nom de 1000BASE-T, a encore amélioré les vitesses à 1 Gbit/s, en utilisant des câbles Cat5e ou Cat6. Ce type d'Ethernet est courant dans les réseaux modernes, offrant une connectivité haut débit adaptée aux applications gourmandes en données telles que le streaming vidéo, cloud computinget le partage de fichiers à grande échelle. Gigabit Ethernet est largement utilisé dans les environnements résidentiels et d'entreprise pour son équilibre entre vitesse et prix abordable.

Ethernet 10 Gigabits (10GBASE-T)

10 Gigabit Ethernet, ou 10GBASE-T, étend les vitesses Ethernet jusqu'à 10 Gbit/s, en utilisant des câbles Cat6a ou de catégorie supérieure, et parfois des câbles à fibre optique pour des distances plus longues. Ce type d'Ethernet est conçu pour les réseaux hautes performances, notamment data centerles entreprises et les grandes entreprises, où un débit de données massif et une faible latence sont essentiels. Il prend en charge des applications avancées telles que virtualisation, l'analyse du Big Data et la vidéoconférence haute définition.

Ethernet 40 Gigabit et 100 Gigabit (40GBASE et 100GBASE)

Alors que le besoin de vitesse ne cessait de croître, les normes Ethernet 40 Gigabit et 100 Gigabit ont été développées, principalement pour les réseaux fédérateurs et data center applications. Ces types utilisent des câbles à fibres optiques hautes performances et sont conçus pour gérer des volumes de données extrêmement élevés, prenant en charge les infrastructures critiques et les opérations à grande échelle. cloud prestations de service. Ils fournissent le nécessaire bande passante pour les environnements nécessitant un traitement et une transmission de données ultra rapides.

(PoE) Power over Ethernet

Power over Ethernet (PoE) est une technologie qui permet aux câbles Ethernet de transmettre à la fois des données et de l'énergie électrique à des appareils tels que des caméras IP, des points d'accès sans fil et des téléphones VoIP. Le PoE simplifie l'installation et réduit le besoin de prises de courant et de câblage supplémentaires, ce qui le rend idéal pour déployer des appareils en réseau dans des endroits sans accès facile à l'alimentation. Il existe différentes normes PoE (par exemple PoE, PoE+ et PoE++) qui fournissent différents niveaux de puissance pour répondre aux différentes exigences des appareils.

Cas d'utilisation d'Ethernet

Ethernet est devenu l'épine dorsale de nombreuses infrastructures réseau en raison de sa fiabilité, de son évolutivité et de sa rentabilité. Il prend en charge un large éventail de cas d’utilisation dans différents environnements et secteurs. Voici quelques-uns des principaux cas d’utilisation d’Ethernet :

• Réseaux locaux (LAN): Ethernet est le plus souvent utilisé dans les réseaux locaux pour connecter des ordinateurs, des imprimantes et d'autres appareils au sein d'un même emplacement, comme un immeuble de bureaux ou une maison. Il permet un transfert de données à haut débit, le partage de ressources et une communication efficace entre les appareils.
• Data centers: Dans data centers, Ethernet est utilisé pour interconnecter servers, systèmes de stockage et équipements réseau. Ses capacités à haut débit, notamment avec Gigabit et 10 Gigabit Ethernet, garantissent un transfert de données rapide et une faible latence, qui sont essentiels pour gérer de gros volumes de données et prendre en charge cloud prestations de service.
• Réseaux d'entreprise. Les grandes organisations utilisent Ethernet pour créer des réseaux robustes et évolutifs qui connectent plusieurs départements, étages ou même bâtiments. Ethernet prend en charge la bande passante élevée et la fiabilité nécessaires aux applications d'entreprise, notamment la VoIP, la vidéoconférence et les transferts de fichiers volumineux.
• Fournisseurs de services Internet (ISP). Les FAI utilisent Ethernet pour fournir un accès Internet haut débit aux foyers et aux entreprises. Ethernet sur fibre optique (Fiber Ethernet) offre une connectivité Internet haut débit, répondant à la demande croissante de streaming, de jeux en ligne et d'autres activités gourmandes en bande passante.
• L'automatisation industrielle. Dans les environnements industriels, Ethernet (en particulier Ethernet industriel) connecte les automates programmables (PLC), les capteurs et les machines aux systèmes de contrôle centraux. Cette configuration améliore la surveillance, le contrôle et l'automatisation des processus de fabrication.
• Bâtiments intelligents. Ethernet est utilisé dans les systèmes de bâtiments intelligents pour intégrer diverses technologies de gestion de bâtiments, telles que les systèmes de CVC, d'éclairage, de sécurité et de contrôle d'accès.
• Réseaux de campus. Les établissements d'enseignement utilisent Ethernet pour connecter les salles de classe, les laboratoires, les bureaux administratifs et les résidences étudiantes.
• Réseaux de santé. Les hôpitaux et les cliniques utilisent Ethernet pour connecter des appareils médicaux, des systèmes de surveillance des patients et des systèmes de dossiers de santé électroniques (DSE). Des connexions Ethernet fiables et sécurisées garantissent que les données médicales critiques sont transmises rapidement et avec précision.
• Colonne vertébrale des télécommunications. Les entreprises de télécommunications utilisent Ethernet pour leur réseau fédérateur infrastructures, reliant les bureaux centraux, data centerset les tours cellulaires. La bande passante élevée et la fiabilité d'Ethernet prennent en charge le trafic de données important généré par les services voix, vidéo et données.
• Réseaux résidentiels. Les utilisateurs domestiques s'appuient sur Ethernet pour créer des réseaux filaires qui connectent des ordinateurs, des consoles de jeux, des téléviseurs intelligents et d'autres appareils. Ethernet offre des connexions plus rapides et plus stables que le Wi-Fi, ce qui le rend idéal pour des activités telles que les jeux en ligne et le streaming vidéo HD.

Avantages et inconvénients d'Ethernet

Lorsque vous envisagez Ethernet pour les solutions de mise en réseau, il est essentiel de peser ses avantages et ses inconvénients. Ethernet est devenu une norme largement adoptée en raison de ses nombreux avantages, tels que le transfert de données à haut débit, la fiabilité et la rentabilité. Cependant, comme toute technologie, elle présente également certaines limites et inconvénients potentiels.

Avantages

Ethernet est devenu la technologie dominante en matière de réseau en raison de ses nombreux avantages, ce qui en fait un choix privilégié pour de nombreuses applications. Voici quelques-uns des principaux avantages d’Ethernet :

• Haute vitesse. Ethernet prend en charge des taux de transfert de données élevés, avec des normes modernes telles que Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), 10 Gigabit Ethernet (10 Gbit/s) et des vitesses encore plus élevées. Cela le rend adapté aux applications nécessitant un échange de données rapide, telles que le streaming vidéo, les transferts de fichiers volumineux et les jeux en ligne.
• Fiabilité. Les réseaux Ethernet sont connus pour leur stabilité et leurs performances constantes. Ils fournissent une connexion fiable avec une faible latence et des interférences minimales, ce qui est crucial pour les applications en temps réel telles que la VoIP et la vidéoconférence.
• Évolutivité Les réseaux Ethernet peuvent facilement évoluer pour accueillir davantage d'appareils et des charges de données plus élevées. Grâce aux progrès technologiques, Ethernet peut prendre en charge des réseaux de plus en plus grands, des petites configurations domestiques aux environnements d'entreprise tentaculaires.
• Rentabilité. Ethernet est relativement peu coûteux à mettre en œuvre et à entretenir. Les composants matériels, tels que les commutateurs, les routeurs et les câbles, sont largement disponibles et abordables. De plus, l'adoption généralisée d'Ethernet garantit la compatibilité et l'interopérabilité entre les appareils de différents fabricants.
• Facilité d'installation et d'entretien. La configuration d'un réseau Ethernet est simple, avec une installation plug-and-play simple pour la plupart des appareils. La maintenance et le dépannage sont également plus faciles par rapport aux autres technologies réseau, grâce à des normes et des outils bien établis.
• Sécurité. Les réseaux Ethernet filaires offrent des avantages de sécurité inhérents par rapport aux réseaux sans fil. Un accès physique au réseau est nécessaire pour connecter un appareil, réduisant ainsi le risque d'accès non autorisé. De plus, Ethernet prend en charge divers protocoles de sécurité et méthodes de cryptage pour protéger la transmission des données.
• Faible latence. Les réseaux Ethernet offrent une communication à faible latence, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant un échange de données en temps réel, telles que les jeux en ligne, les vidéoconférences et les systèmes de trading financier.
• Flexabilité. Ethernet prend en charge différents types de câblage (paire torsadée, coaxial, fibre optique) et topologies de réseau (étoile, bus, anneau), offrant flexcapacité de conception et de mise en œuvre de réseaux pour s'adapter à différents environnements et exigences.

Désavantages

Bien qu'Ethernet soit une technologie de réseau populaire et largement utilisée, elle présente certains inconvénients dont il convient de tenir compte. Comprendre ces limitations permet de déterminer si Ethernet est le bon choix pour un scénario de réseau spécifique. Ils comprennent:

• Mobilité réduite. Ethernet repose sur des câbles physiques pour connecter les appareils, ce qui limite la mobilité. Contrairement aux réseaux sans fil, les appareils connectés via Ethernet doivent rester à portée des câbles réseau, ce qui les rend moins pratiques pour les appareils mobiles ou portables.
• Complexité d'installation. La configuration d'un réseau Ethernet peut être plus complexe et plus longue que celle des réseaux sans fil. Cela implique de faire passer des câbles à travers les murs, les sols ou les plafonds et peut nécessiter une installation professionnelle, en particulier dans des environnements plus grands ou plus complexes.
• Contraintes d'évolutivité. L'extension d'un réseau Ethernet peut nécessiter des câbles, des commutateurs et d'autres matériels supplémentaires, ce qui peut s'avérer coûteux et fastidieux. Dans les déploiements à grande échelle, l'infrastructure physique nécessaire à la prise en charge d'Ethernet devient encombrante.
• Gestion des câbles. À mesure que les réseaux Ethernet se développent, la gestion et l'organisation des câbles peuvent devenir difficiles. Une mauvaise gestion des câbles entraîne un encombrement, ce qui entraîne des problèmes de maintenance et complique le dépannage.
• Limites de distance. Les câbles Ethernet standard, tels que Cat5e ou Cat6, ont une longueur maximale de 100 mètres (328 pieds). Pour des distances plus longues, du matériel supplémentaire comme des répéteurs ou des commutateurs est nécessaire, ou des solutions plus coûteuses comme des câbles à fibre optique doivent être utilisées.
• Interférences et dégradation du signal. Les câbles Ethernet, en particulier ceux qui ne sont pas correctement blindés, sont sensibles aux interférences électromagnétiques (EMI) provenant d'appareils ou de câbles électriques à proximité. Cela entraîne une dégradation du signal et une réduction des performances du réseau.
• Coûts initiaux plus élevés. Bien qu'Ethernet soit économique à long terme, la configuration initiale coûte plus cher que les réseaux sans fil. En effet, cela inclut le coût des câbles, des commutateurs, des routeurs et éventuellement des services d'installation professionnels.
• Moins flexabilité. Les réseaux Ethernet sont moins flexible par rapport aux réseaux sans fil lorsqu'il s'agit d'ajouter ou de déplacer des appareils. Chaque nouvel appareil nécessite une connexion physique au réseau, ce qui peut impliquer un câblage et une configuration supplémentaires.

Ethernet contre Wi-Fi

Ethernet et Wi-Fi sont deux technologies principales utilisées pour les réseaux locaux, chacune présentant des caractéristiques et des avantages distincts.

Ethernet, qui repose sur des câbles physiques pour connecter les appareils, offre une vitesse, une fiabilité et une sécurité supérieures. Ses connexions filaires offrent des taux de transfert de données constants et rapides, ce qui le rend idéal pour les applications gourmandes en bande passante telles que les jeux en ligne, le streaming vidéo et les transferts de fichiers volumineux. La stabilité des connexions Ethernet garantit un minimum d'interférences et de latence, ce qui est crucial pour les opérations commerciales critiques et la communication en temps réel. De plus, la sécurité des réseaux Ethernet est généralement plus élevée, car un accès physique au réseau est nécessaire pour se connecter, ce qui réduit le risque d'accès non autorisé.

Le Wi-Fi offre la commodité de la connectivité sans fil, permettant aux appareils de se connecter au réseau sans avoir besoin de câbles physiques. Cette mobilité constitue un avantage non négligeable dans les environnements où flexLa flexibilité et la facilité d'accès sont essentielles, comme les maisons, les bureaux et les espaces publics. Les réseaux Wi-Fi permettent aux utilisateurs de se déplacer librement dans la zone de couverture, facilitant ainsi la connexion de plusieurs appareils, notamment des smartphones, des tablettes et des ordinateurs portables. Cependant, le Wi-Fi peut être sujet aux interférences provenant d'autres appareils sans fil et aux obstructions physiques, ce qui affecte la force du signal et les performances du réseau. Même si la technologie Wi-Fi a progressé pour offrir des vitesses plus rapides et une sécurité améliorée, elle ne peut généralement pas égaler les performances constantes et la latence plus faible fournies par les connexions Ethernet. En fin de compte, le choix entre Ethernet et Wi-Fi dépend des besoins et priorités spécifiques de l'environnement réseau, en équilibrant les compromis entre vitesse, fiabilité, sécurité et commodité.