Ethernet Industriel. Composants d une Infrastructure Ethernet
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- Christophe Aubin
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1 Ethernet Industriel Composants d une Infrastructure Ethernet
2 Ethernet
3 C est quoi Ethernet? Ethernet est une méthode de transmission d un signal entre deux appareils ou plus sur un média partagé. Cela ne concerne que purement le média utilisé, et le traitement du signal. Un type de câblage réseau et de traitement de signal développé par Digital, Intel et Xerox dans les années 70 Ethernet est devenu le standard IEEE en 1985 Le type de réseau LAN le plus utilisé aujourd hui (Local Area Network).
4 Types d Ethernet Principalement différenciés sur la vitesse et le média 10 Mbits par seconde (Mbps) - Ethernet 10BASE-x (Coax, Paire Torsadée, Fibre optique) 100 Mbps Fast Ethernet (FE) 100BASE-x (Paire Torsadée, Fibre optique) 1000 Mbps Gigabit Ethernet (GbE ou 1 GigE) 1000BASE-x (Paire Torsadée, Fibre optique) 10 Gbps 10 Gigabit Ethernet (10 GbE ou 10 GigE) 10GBASE-x (Paire Torsadée, Fibre optique) 100 Gbps 100 Gigabit Ethernet (100 GbE) Groupe IEEE HSSG (802.3ba incluant 40 et 100 GbE) Groupement constructeurs électroniques : Road to 100G
5 Modèle de référence OSI / ISO Adressage 7 Application HTTP, FTP, TFTP Adressage protocole SNMP, SNTP, 6 Présentation 5 Session 4 Transport TCP/UDP Port TCP / UDP 3 Réseau IP Adresse IP Liaison Données Trames Adresse MAC 00:80:63:AF:C4:0B 1 Physique Transferts Bits Ethernet
6 Encapsulation ETHERNET Un paquet d une couche supérieure est encapsulé dans le paquet données de la couche inférieure: Protocole applicatif En-Tête DONNES En-Tête TCP DONNEES Paquet ou Datagramme IP En-Tête IP Adresse Adresse source IP destin IP. DONNES Trame Ethernet (MAC) PréambuleSFD Adr.Dest. MAC Adr. Source MAC Type/ Long. DONNEES FCS Ethernet DONNEES Données sur le média
7 Choix du produit
8 Hub Concentrateur, répéteur, coupleur étoile Répétition entre ports : Toutes les trames sont envoyées sur tous les ports 10/100 Mbps, Half Duplex seulement (Domaine de collision) Niveau 1 Produit obsolète B A C D
9 Switch Commutateur, Pont, Bridge Chaque port est un Domaine de Collision Commutation entre ports : Le trafic Unicast est filtré seulement sur le port où il doit aller Le trafic est bufferisé sur chaque port 10/100/1000/10000 Mbps, Half ou Full Duplex Niveau 2 B C A D
10 Commutation Apprentissage Adresses (1) A B B Port 1 Port 2 Port 3 C Table d Adresses apprises Port Adresse A Un switch maintient une table d adresses dans laquelle il entre les adresses source détectées sur chaque port.
11 Commutation Apprentissage Adresses (2) A B B Port 1 Port 2 Port 3 B C Table d Adresses apprises Port Adresse Un switch n ayant pas sa table à jour pratique le flooding A
12 Commutation Apprentissage Adresses (3) A B A Port 1 Port 2 Port 3 C Table d Adresses apprises Port Adresse 1 A 2 B 3 Si un port est occupé la trame est bufferisée en attendant qu il se libère
13 Switches - Tables d Adresses Table de commutation Adresses MAC!
14 Routeurs Chaque port est un sous-réseau IP différent (subnet) Chaque port est un Domaine de Broadcasts Routage IP entre ports : Default Gateway par port Interconnecter les réseaux hétérogènes Segmenter les grands réseaux ou complexes Niveau via next hop : Tables de routage via next hop :
15 Routage MRIA MARIA AVE Routeur Routeur Routeur Routeur
16 Switches/Routeurs Switch de niveau 3 Combine les avantages d un switch avec le travail d un routeur Commutation et/ou Routage IP entre ports et VLAN (groupe de ports commutés) Niveau 2 et 3 R Switch R Switch R Switch R Switch Switch Routeur Routeur ou Switch Routeur & Switch
17 Evolutions d Ethernet
18 Le modèle originel CSMA-CD (Half Duplex) Carrier Sense: Les membres du réseau vérifient si le média de transmission est libre. Multiple Access: Si le canal de transmission est libre, n importe quel membre du réseau peut commencer à transmettre. Collision Detection: Si plus d un membre sur le réseau commencent leur transmission simultanément, il en résultera une collision de données. Les membres en cours de transmission détecteront cette collision et termineront leur transmission. Une stratégie de repli déterminera quand les membres pourront essayer à nouveau de transmettre.
19 Half Duplex partagé (Hubs) A l origine, Ethernet est composé d un domaine de collision. Un seul appareil parle à la fois (CSMA/CD) Un canal partagé HUB Collision HUB
20 F1 F6 F2 F7 F3 F8 F4 F9 F5 F1 Half Duplex commuté (Switches) L Ethernet commuté a cassé le schéma des domaines de collision. Maintenant beaucoup de petits domaines de collision. Encore seulement en half duplex (TX ou RX) Chaque port a un buffer pour stocker le surplus de trafic. HUB TX Collision TX
21 F1 F6 F2 F7 F3 F8 F4 F9 F5 F1 Full Duplex commuté (Switches) L Ethernet commuté en communication Full Duplex Maintenant il n y a plus de domaine de collision ce qui veut dire : pas de collisions! Les paires TX et RX sont utilisées (paires torsadées point à point). Chaque port a un buffer pour stocker le surplus de trafic TX RX TX RX
22 Types des switches Attention! Un switch non administrable : Assure la retransmission des données par commutation Un switch administrable : Assure la retransmission des données par commutation. PLUS.
23 Fonctions, fonctions.. Interface de programmation : Série, Web et SNMP Diagnostic Trafic, erreurs, historiques, etc... Sécurité Sécurisation des accès VLAN Séparation logique entre groupes d utilisateurs Multicast Gestion producteur / consommateur Redondance Spanning Tree, Anneaux, Priorisation Priorise certains trafic Trafic Limiteur ETC, ETC...
24 Switches et industrie, quelle capacités? La technologie administrable s impose aujourd hui car l on a besoin sur les réseaux industriels de : Diagnostic (administration) Redondance VLAN Gestion Multicast Qualité de Service Etc. En bref : Un certain coût mais. convient pour les application critiques ou pour des réseaux importants (industrie / terrain!!!)
25 L environnement d un réseau industriel Critères de fonctionnement d un réseau industriel : Environnements difficiles et multiples Criticité (24/24) Disponibilité Performances garanties Maintenance (accessibilité) Longues distances (fibre monomode) Distributions locales
26 Les produits en industrie Montage / Format : Rail DIN ou 19 adaptés (monobloc / modulaire) Nombre et type de ports (fibre) au choix (3 à 48) 24 / 48 VDC (ou 220 VAC) MTBF : 15 à 30 ans Homologations industrielles (GL, EX, IEC, ) Durcissements : Etanchéité (IP20 à IP67) Température : -40 à +85 C (humidité 95%) Immunité CEM Chocs / Vibrations Pas de ventilateur Environnements chimiques / gaz / poussière / Ex Caratéristiques fonctionnelles : Standardisées (IEEE) Spécifiques industrie (IEC)
27 Ethernet et composants Questions?
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Westermo i-line MRI-128-F4G / MRI-128-F4G/DC Switch au format Rack 19" 1U 24 ports 10/100 et 4 ports combo 10/100/1000 24 ports Fast Ethernet et 4 ports Gigabits SFP combo Fonctions de management réseau
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