#This file was created by <jdd> Fri Oct  1 09:51:13 1999
#LyX 1.0 (C) 1995-1999 Matthias Ettrich and the LyX Team
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\layout Title
\added_space_top vfill \added_space_bottom vfill 
CÂBLER ETHERNET
\layout Author

Jean-Daniel Dodin 
\newline 
jdanield@linux-France.org 
\newline 
http://perso.club-internet.fr/jdanield
\layout Date

V1.2 - 1 oct 1999
\layout Abstract

Parler de réseaux, de pilote, de couche osi, c'est bien beau, mais il faut
 d'abord tendre des fils entres les ordinateurs...
 Quels fils, comment les installer,voilà ce que je vais essayer d'expliquer
 ici.
 Je ne parlerai que de petites installation (2 à 30 postes).
 Ce qui suit est le récit d'une expérience et d'une recherche de doc et
 n'a comme but que de vous aider, VOTRE INSTALLATION EST DE VOTRE RESPONSABILITÉ
, JE NE PEUX ENDOSSER AUCUNE RESPONSABILITÉ SUR LA SUITE DE VOS TRAVAUX
\layout Standard


\begin_inset LatexCommand \tableofcontents{}

\end_inset 


\layout Section

Références
\layout Standard

Dans ce texte, il y a un peu d'expérience personnelle et beaucoup d'extraits
 de documents.
 Ces documents sont très intéressants, et je vous invite vivement à les
 consulter aux adresses ci-dessous :
\layout Standard

http://www.univ-st-etienne.fr/cours/informatique/ethernet/
\layout Standard

http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/55771.htm
\layout Standard

http://web.syr.edu/~jmwobus/comfaqs/faq-comp.dcom.lans.ethernet
\layout Standard

http://web.syr.edu/~jmwobus/comfaqs/faq-comp.dcom.cabling
\layout Standard

http://wwwhost.ots.utexas.edu/ethernet
\layout Section

Principe général
\layout Standard

Ce n'est pas ici l'endroit de vous faire un cours sur les protocoles de
 réseau, mais un minimum est nécessaire qui explique certaines contraintes
 matérielles.
\layout Subsection

Méthode d'accès au support
\layout Standard

Ethernet VI, est apparue en 1980.
 Le support de transmission est un câble coaxial, les stations communiquent
 quand elles le veulent mais jamais en même temps : écouter avant de parler.
 Lorsqu'une station communique, elle a un accès exclusif au support de communica
tion.
\layout Standard

L'émission sur le câble est entendue par toutes les stations.
 La vitesse de communication est de 10
\protected_separator 
Mbits/s (bits, pas octets).
\layout Standard

La méthode d'accès sur Ethernet est appelée CSMA/CD (Carrier Sense Multiple
 Access / Collision Detection).
 C'est une technique de gestion des conflits, elle ne donne pas un accès
 exclusif au canal (comme le polling ou le jeton) mais essaye d'éviter les
 conflits et les utilise comme une méthode d'attribution du canal :
\layout Itemize

CS : Carrier Sense, capacité à détecter tout trafic sur le canal (Ecouter
 avant de parler), s'il y a trafic on ne tente pas l'émission, mais à cause
 des temps de propagation du signal, deux stations peuvent émettre en même
 temps, c'est ce qu'on appelle une collision.
 
\layout Itemize

MA : Multiple Access, chaque station a potentiellement accès au canal lorsqu'ell
e a besoin d'émettre, mais il faut que le canal soit libre, il n'y a pas
 d'attente d'attribution comme dans le cas du polling ou du jeton (où il
 faut attendre l'autorisation même si le canal est libre).
\layout Itemize

CD : Collision Detect, c'est la capacité d'un noeud émetteur à détecter
 le changement de niveau d'énergie et de l'interpréter comme une collision
 : Écouter pendant que l'on parle et arrêter de parler si une autre station
 parle.
\layout Subsection

Codage Manchester
\layout Standard

Pour éliminer les composantes continues dans le signal, on introduit des
 transitions au milieu de chaque intervalle avec par exemple un front montant
 quand la donnée vaut 0 et un front descendant quand elle vaut 1 :
\layout Standard

"1" : 1/2 période haut suivie d'1/2 période bas
\layout Standard

"0" : 1/2 période bas suivie d'1/2 période haut.
\layout Standard

Les symboles "J" et "K" sont obtenus en violant cette règle et en maintenant
 le même état pendant deux demi-périodes.
 Le spectre de puissance est étalé entre 0 et 2 ce qui nécessite un support
 physique ayant une bande passante assez large.
 La détection de la fin d'émission s'effectue environ 160 ns après la fin
 du dernier bit.
 Cela nécessite une temporisation entre deux émissions pour permettre de
 détecter l'inactivité du canal.
\layout Standard

Avantages :
\layout Itemize

Introduction de transitions qui permettent à l'horloge du récepteur de se
 synchroniser sur l'horloge de l'émetteur.
\layout Itemize

Pas de composante électrique continue pouvant provoquer un claquage des
 composants électroniques si on émet une suite continue d'éléments binaires
 identiques.
\layout Itemize

Présence de deux symboles J et K autorisant la signalisation de trames.
\layout Standard

Inconvénients:
\layout Itemize

La vitesse de codage (en bauds) est au plus égale à la vitesse de transmission
 (en bits/s) 
\layout Itemize

Efficacité de 50 % (il faut 2 niveaux pour coder 1 bit de données)
\layout Standard

Exemple : Pour un débit binaire de 10
\protected_separator 
Mbits/s la fréquence du signal est de 10
\protected_separator 
MHz.
 Les tensions sont de l'ordre de -0,7V à +0,7V
\layout Subsection

Pourquoi les collisions?
\layout Standard

Le canal présente 3 états électriques :
\layout Itemize

libre, personne ne transmet 
\layout Itemize

occupé, transmission en cours 
\layout Itemize

perturbé, au moins deux émissions simultanées.
\layout Standard

Une station émet un message de façon continue et attends un temps suffisant
 pour que celui-ci soit arrivé au bout du câble (il ne DOIT PAS revenir,
 d'où les bouchons d'extrémité).
 Si au même instant une autre station émet aussi, les deux messages vont
 se superposer et cette variation de niveau est détectable.
 Si l'émetteur n'a pas constaté de problème, il est alors sûr que tous les
 autres postes ont "vu passer" le message.
 Toutes les stations ont entendu son émission et s'abstiennent d'émettre.
\layout Standard

Lorsqu'une station a détecté une collision elle prolonge son émission par
 un signal de brouillage (JAM) pour avertir les autres stations.
 Un réseau ne devrait pas avoir un taux de collision supérieur à 11 pour
 1000.
\layout Subsection

Réception sans conflit
\layout Standard

Quand un noeud est en cours d'émission, les couches physiques des autres
 noeuds détectent sa porteuse, et avertissent leur couche liaison pour qu'il
 n'y ait pas de tentative d'émission.
 A cet instant tous les autres noeuds du réseau sont récepteurs.
\layout Standard

La couche liaison observe l'adresse destination "au vol" pour savoir si
 le paquet est destiné à ce noeud, si c'est le cas, elle teste la validité
 et passe le paquet aux couches supérieures, si ce n'est pas le cas, l'envoi
 du flot de bits à la couche liaison est arrêté après le préambule et l'adresse
 destination et le paquet n'est pas accepté.
 
\layout Standard

Cela se passe au niveau du matériel (adaptateur Ethernet), le logiciel correspon
dant aux couches supérieures n'est pas "pollué" par des paquets qui ne sont
 pas destinés à ce noeud, ou les paquets erronés...
\layout Subsection

Vitesse de propagation, temps d'aller retour
\layout Standard

La vitesse de propagation du signal électrique est de l'ordre de 0,77 C
 (C = vitesse de la lumière dans le vide) 0,77 x 3 x 108=230 000
\protected_separator 
km/s.
 A 10 Mbits/s un bit occupe le signal électrique pendant 1/(10 x 106)s soit
 0,1 us (je ne sais pas si la lettre mu existe en html, je l'écrirais donc
 u).
 C'est ce qu'on appelle la durée d'un bit (Bit Time) ou BT.
\layout Standard

Comme le signal se déplace à 230 000
\protected_separator 
km/s, un bit occupe donc 2,3 x 108 x 10-7 = 23m sur le câble.
 Sur un câble de 500 m on peut "mettre" 500/23 = 22 bits, à un instant donné,
 qui occuperont le câble pendant 22/(10 x 106) = 2,2 us.
\layout Standard

La norme Ethernet fixe le temps d'aller retour (round trip delay) entre
 deux émetteurs récepteurs les plus éloignés à 46,4 us (464 BT), ce qui
 permet au signal un aller retour: 230x106x46,4x10-6 =10672 m, soit un réseau
 de 5336 m sur un seul câble coaxial.
 Pour des raisons d'atténuation le signal doit être régénéré tous les 500
 m, en effet la détection de collisions nécessite la différenciation d'un
 signal de la superposition de 2 signaux (la superposition de 2 signaux
 affaiblis pourrait avoir la même énergie qu'un signal non affaibli).
\layout Standard

Pour régénérer le signal on utilise des répéteurs qui induisent un retard,
 compte tenu de cela (et des performances des circuits électronique en 1980)
 la taille maximale d'un réseau Ethernet a été fixée à 2800 m au lieu de
 5336 m.
\layout Standard

Elle fixe également la durée du signal de brouillage (JAM) à une valeur
 comprise entre 3,2 et 4,8 us (32 à 48 BT).
\layout Standard

La norme Ethernet fixe le slot time (tranche canal) à 51,2us (46,4 + 4,8).
 La taille maximum d'un paquet est fixée à 1518 caractères pour ne pas pénaliser
 les temps d'accès et limiter les mémoires tampons des émetteurs-récepteurs.
\layout Standard

Pour être sûr de détecter les collisions il faut que les messages émis à
 10 Mbits/s aient au moins une longueur de 10 x106 bit/s x 51,2 x 10-6 s
 = 512 bits soit 64 octets (préambule exclu)
\layout Section

Les éléments physique de la connexion
\layout Standard

La station est connectée au câble Ethernet grâce à un émetteur récepteur
 (Transceiver) et un câble de descente.
 Le segment Ethernet est terminé par deux résistances de 50 pour éviter
 la réflexion du signal aux extrémités (l'impédance caractéristique du câble
 est de 50 ).
\layout Standard

nom, vitesse, longueur maxi du segment, support
\layout Standard

Ethernet, 10 Mb, 500 m, coax 50 Ohm épais
\layout Standard

10base5, 10 Mb, 500 m, coax 50 Ohm épais
\layout Standard

10base2, 10 Mb, 185 m, coax 50 Ohm fin
\layout Standard

1base5, 1 Mb, 250 m, paire torsadée
\layout Standard

10baseT, 10 Mb, 100 m, paire torsadée
\layout Standard

Celui qui nous intéresse est le 10Base2, mais les cartes passent en général
 automatiquement de l'un à l'autre.
 Le chiffre indique la longueur maxi.
\layout Section

Les erreurs - résolution des problèmes
\layout Subsection

Chercher les causes :
\layout Standard

Nouvelles installations, modifications récentes
\layout Standard

Examiner les informations évidentes fournies par le logiciel :
\layout Itemize

événements
\layout Itemize

compteurs d'erreurs
\layout Standard

qui peuvent donner la piste d'un logiciel défaillant
\layout Itemize

Noter ce qui a été fait et dans quel ordre, de façon à ne pas faire plusieurs
 fois la même chose.
\layout Itemize

Tenir un registre des problèmes précédents, symptômes et solutions plutôt
 que de se fier à sa mémoire.
\layout Itemize

Essayer de voir si le problème concerne un seul noeud ou un groupe de noeuds.
\layout Itemize

Apprendre à utiliser les outils de diagnostic avant la panne !
\layout Itemize

"Ausculter" le réseau régulièrement quand il est en fonctionnement normal
 pour pouvoir comparer les compteurs quand il y a un problème.
\layout Standard

AVANT TOUT : DU BON SENS !!!
\layout Subsection

Problèmes sur le câble
\layout Standard

C'est le problème le plus fréquent, en général dû à une intervention humaine
 :
\layout Itemize

Tirer sur un câble fin en déplaçant un PC provoque l'arrachement la prise
 BNC.
\layout Itemize

Laisser tomber un bouchon : c'est une résistance céramique!
\layout Itemize

Une "épine" mal sertie et le courant ne passe plus.
 Il est possible de souder l'épine (ne pas abuser de la soudure).
 Ne serrer que modérément le tube métallique sur la tresse pour permettre
 un démontage ultérieur.
\layout Standard

Ces problèmes sont en général facile à résoudre.
\layout Standard

La rupture de câble est plus difficile à trouver.
 Il faudrait utiliser un réflectromètre : Time Domain Reflectrometer (TDR).
 C'est trop cher pour nous.
\layout Standard

Avoir un terminateur en supplément.
 Il devient alors possible de "remonter" le réseau.
 Un fonctionnement en dichotomie doit donner un bon résultat.
 
\layout Itemize

Allumer toutes les stations.
 
\layout Itemize

Aller au milieu du réseau.
\layout Itemize

Débrancher le câble côté fin du brin (garder la liaison avec le serveur)
 et placer le bouchon en rab.
 tester la connection (ping vers le serveur).
 Si c'est bon, le défaut vient de l'extrémité, se placer au milieu du brin
 non encore vérifié...
\layout Standard

Vérifier les terminateurs avec un Ohmmètre.
 On doit trouver entre 48 et 52 ohms.
\layout Standard

Les TDR ont des adaptateurs pour tous les média.
\layout Standard

On peut faire un test de continuité avec un ohmmètre.
 Pour cela on mesure la résistance entre l'âme et le blindage.
 Un câble correctement terminé (avec son bouchon - en fait on mesure l'impédance
 du bouchon) mesurera environ 50 ohms.
 Si le câble est en court-circuit on aura entre 0 et 10 et si le câble est
 coupé on trouvera une résistance supérieure à 50 .
\layout Standard

Les cartes ont souvent deux interfaces (10 BASE 5 ou 10 BASE 2 ) sélectables
 par micro rupteurs, bien vérifier que la position de ceux-ci correspond
 au câble utilisé.
 Notre réseau est le 10 base 2.
 Il faut souvent une disquette de pilote (setup).
 Les programmes de test ne sont pas universels, on ne peut tester la communicati
on qu'entre deux cartes du même fabriquant.
\layout Standard

Vérifier IRQ, DMA et I/O base address pour éviter les conflits avec d'autres
 cartes.
 Dans le doute enlever toutes les autres cartes.
\layout Standard

Vérifier les contacts des micro rupteurs et cavaliers.
\layout Standard

Vérifier que les transceivers sont situés à des multiples de 2,5m.
\layout Standard

Vérifier que les règles de configuration ont été suivies (nombre de répéteurs,
 nombres de liens point à point).
\layout Standard

Vérifier la présence des résistances de terminaison.
\layout Standard

Vérifier l'état des connecteurs T (BNC).
\layout Standard

Vérifier le type de câble (RG58, 50 ohms et pas RG59 75 ohms).
\layout Standard

Vérifier qu'il n'y pas deux cartes ayant la même adresse dans le cas de
 cartes avec adresses programmables.
\layout Subsection

Matériel de contrôle
\layout Standard

On utilise
\layout Itemize

un contrôleur numérique (voltmètre, ampèremètre, ohmmètre) courant.
\layout Itemize

un TDR (Time Domain Reflectometer) qui mesure la longueur des câbles et
 permet donc de trouver la coupure - cher.
\layout Itemize

un Tone Generator (générateur de ton?).
 c'est le bidule qui ressemble à une agrapheuse sans agraphes et qui sert
 à repérer les câbles encastrés dans les murs en faisant "bip" - pas cher
 en promo, fonctionne quand il veut.
\layout Section

Configuration, Ethernet bande de base câble fin 10 BASE 2 (Thin Ethernet)
\layout Standard

Le transceiver est intégré à la carte adaptateur.
\layout Standard

Longueur limitée à 185 m.
\layout Standard

La longueur dépend du délai de propagation, du facteur de bruit sur le câble
 et des restrictions dues à la logique des contrôleurs et transceivers.
\layout Standard

Le câble fin peut être connecté au gros câble par une prise femelle-femelle
 qui s'adapte aux différents diamètres (Barrel Connector), dans ce cas l'inégali
té suivante doit être vérifiée.
\layout Standard

3.28 *longueur_de_câble_fin + longueur_de_câble_gros < 500 m
\layout Standard

Il est conseillé d'utiliser des répéteurs ou des ponts.
\layout Standard

un segment < 185 m terminé à chaque extrémité par un bouchon 50 ohms .
\layout Standard

30 stations sur un segment, 50 cm entre chaque station (avec un câble de
 2,5 m).
\layout Standard

Le répéteur éventuel (pour liaison à un autre segment) doit être à une extrémité.
\layout Standard

Un message ne doit pas traverser plus de deux répéteurs avant d'atteindre
 sa destination ou un pont.
\layout Standard

Le répéteur fournit la masse, il ne doit pas y en avoir d'autre sur le segment.
\layout Standard

Pas de branche, pas de boucle, les connecteurs T doivent se brancher directement
 sur les stations.
\layout Standard

Dans la majorité des cas les cartes coupleurs sont incapables d'émettre
 à 10
\protected_separator 
Mb/s, même sur un réseau vide, elles ne dépassent pas 100
\protected_separator 
kb/s à 2 Mb/s.
 La capacité de réception est elle aussi limitée par la capacité des buffers
 et la vitesse de transfert vers l'unité centrale.
 En pratique, c'est beaucoup plus lent et un transfert de 300
\protected_separator 
ko (kilo octets) par seconde est déjà très bon.
 Les transferts de petits fichiers sont beaucoup plus rapides que les gros.
\layout Section

Foire aux questions
\layout Subsection

Quel est le rayon de courbure minimum du câble ?
\layout Standard

Environ dix fois le diamètre du câble.
 Évitez surtout de plier le câble par inadvertance en tirant dessus.
\layout Subsection

Qu'est-ce qu'un "baseband network" - réseau a bande étroite
\layout Standard

C'est un réseau avec un seul canal et donc qui n'accepte qu'un seul utilisateur
 en même temps.
 Exemple : fil du téléphone.
\layout Subsection

Qu'est-ce qu'un "broadband network" - réseau à bande large
\layout Standard

C'est un réseau avec plusieurs canaux, plusieurs utilisateurs sont acceptés
 en même temps - au moins apparemment.
 Exemple : câble de télévision.
\layout Subsection

Qu'est-ce qu'une "adresse MAC"
\layout Standard

A l'heure où on reproche à Intel de mettre un numéro dans son pentium III,
 on oublie que le bios de nos appareils a un numéro qui s'affiche à chaque
 démarrage et que les cartes réseau ont toutes un numéro unique (dans le
 monde entier, au moins en principe), c'est cette adresse MAC.
 Voilà la mienne, donnée par dmesg : NE*000 ethercard probe at 0x300: 00
 00 b4 31 43 8c
\layout Subsection

Qu'est-ce qu'un "coax"
\layout Standard

C'est un "coaxial", un câble formé d'un conducteur unique central, souvent
 rigide dans les câbles pour antenne de télévision, souvent souple (plusieurs
 fils) dans les câbles pour réseaux.
 Ce conducteur est entouré d'une gaine épaisse (plus pour le "thick" - épais,
 moins pour le "thin" - fin) et isolante, autour de laquelle se trouve une
 tresse conductrice assez fine recouverte d'un isolant fin.
 Sa caractéristique est d'avoir une "impédance" constante, qui se mesure
 en ohms, comme une résistance.
 Seulement ce n'en est pas une...
 Il y a une capacité et une self qui, en quelque sorte s'annulent, mais
 ça vous ne pouvez pas le mesurer, en plus ça dépend de la fréquence.
\layout Standard

Ces câbles (les nôtres) s'appellent RG58, ne pas confondre avec le RG 75
 Ohm des antennes télé.
\layout Subsection

Quelles sont les limitations des réseaux Ethernet ?
\layout Standard

La longueur maxi : 10Base2 = 185 mètres par segment entre répéteurs.
 10Base5, 500 m.
\layout Standard

Le nombre de répéteurs entre deux stations : pas plus de trois segments
 et quatre répéteurs.
 Il suffit d'un pont ou d'un routeur pour tout remettre à zéro.
\layout Standard

Le nombre d'appareils : pas plus de 30 par segment pour 10Base2, 100 pour
 10Base5.
 pas plus de 1024 par réseau.
\layout Standard

La distance entre les appareils (longueur mini du câble) : 2.5 mètres 
\layout Subsection

Est-il possible de mélanger 10Base2 et 10Base5 dans un réseau ?
\layout Standard

Sans trop de problème.
 Pour bien faire il vaut mieux mettre un pont entre les deux, mais ce n'est
 pas indispensable (sous Linux, c'est facile, alors pourquoi ne pas le faire
 ?).
\layout Subsection

Qu'est-ce que je dois choisir comme réseau ?
\layout Standard

En ce qui nous concerne, le 10Base2 c'est une évidence.
 Si vous êtes riche, vous pouvez utiliser un hub pour améliorer les liaisons,
 mais je n'en vois pas bien l'intérêt.
 En fait, depuis l'écriture de ce texte le prix des hub a chuté dans de
 grandes proportions et leur usage devient tout à fait raisonnable si les
 appareils à relier sont proches les uns des autres.
\layout Subsection

Quel sont les avantages/désavantages d'un câblage en étoile (hub) ?
\layout Standard

Les désavantage sont simples, c'est cher (un hub coûte plus de 1000
\protected_separator 
F - ce n'est peut-être plus vrai), il n'est pas question de faire les câbles
 soi-même (prises téléphone RJ-45 - on me dit que ce n'est pas si difficile)
 et ils sont plus chers, surtout pour les grandes longueurs.
\layout Standard

Les avantages sont que la qualité du réseau est meilleure, surtout si le
 hub possède un bon amplificateur.
 De plus une coupure sur une liaison ne perturbe pas les autres, alors qu'en
 coaxial tout problème bloque tout le réseau.
\layout Subsection

Pourquoi ne puis-je pas relier deux pc avec un simple câble ?
\layout Standard

D'une part il n'y aurait plus de bouchon, d'autre part il n'y aurait plus
 de détection de collision.
 Il faut donc impérativement relier les pc par l'intermédiaire du T qui
 est fourni avec la carte et mettre un bouchon à chaque extrémité.
\layout Subsection

Mon câble coax doit-il être mis à la terre ?
\layout Standard

En principe, oui, et une seule fois.
 En pratique ce n'est pas nécessaire.
\layout Subsection

Qu'est-ce qu'un "segment" ?
\layout Standard

C'est la partie d'un réseau comprise entre deux ponts, répéteurs ou terminateurs
 (bouchons).
\layout Subsection

Qu'est-ce qu'un "hub" ?
\layout Standard

En anglais le terme signifie "concentrateur".
 c'est un gros aéroport où tous les avions de province se posent.
 Pour nous c'est une boite avec plein de prises téléphone (RJ-45) et une
 coaxiale, qui distribue les signaux dans le réseau, les amplifie et les
 "met à la norme".
\layout Subsection

Qu'est-ce qu'un "pont" ("bridge") ?
\layout Standard

C'est un appareil - pas forcément un PC - qui transmet tous les signaux
 d'un coté d'un réseau à un autre.
 Cet appareil n'a aucune existence logique sur le réseau, le fonctionnement
 est (peut-être) entièrement matériel.
 Linux peut servir de pont (option "bridge", dans la compilation du noyau).
\layout Subsection

Que fait exactement "un routeur" ?
\layout Standard

C'est un peu comme un pont mais il peut trier les signaux entre plusieurs
 interfaces (cartes).
\the_end
