Trame Ethernet et adressage MAC

Ethernet (normes IEEE 802.3) est la technologie de couche 2 dominante en LAN filaire. Elle définit le format de trame, l'adressage physique (MAC) et les règles d'accès au support.

Format de la trame Ethernet II

   ┌──────────┬──────────┬──────────┬──────┬───────────────┬─────┐
   │ Préambule│ @MAC dst │ @MAC src │ Type │ Données (payload)│ FCS │
   │  8 octets│ 6 octets │ 6 octets │2 oct.│  46–1500 octets │4 oct│
   └──────────┴──────────┴──────────┴──────┴───────────────┴─────┘

   Préambule : synchronisation horloge émetteur/récepteur
   @MAC dst/src : adresses physiques destination et source
   Type (EtherType) : identifie le protocole encapsulé
                       (0x0800 = IPv4, 0x0806 = ARP, 0x86DD = IPv6)
   Données : payload (padding ajouté si < 46 octets)
   FCS (Frame Check Sequence) : CRC pour détection d'erreur

• Taille de trame min. : 64 octets (hors préambule) ; taille max. standard : 1518 octets (MTU payload de 1500 octets + en-têtes).
• Une trame plus petite que 64 octets est un runt ; plus grande que 1518 (sans jumbo frame) est un giant — deux erreurs classiques observées avec show interfaces.

Adresse MAC

   Adresse MAC (48 bits = 6 octets), notée en hexadécimal :

   00:1A:2B  :  3C:4D:5E
   └───┬────┘  └───┬────┘
     OUI          Numéro de série
  (Organizationally  (attribué par le
   Unique Identifier,  constructeur)
   attribué par l'IEEE
   au constructeur)

• Adresse physique, gravée sur l'interface réseau (burned-in address), mais modifiable logiquement en mémoire (spoofing MAC possible).
• Unique globalement en théorie (OUI + numéro de série attribués par l'IEEE à chaque constructeur).
• Le bit le moins significatif du premier octet distingue unicast (0) de multicast/broadcast (1) ; l'adresse FF:FF:FF:FF:FF:FF est le broadcast de couche 2.

Normes Ethernet courantes

Norme	Débit	Support	Distance max
10BASE-T	10 Mbps	Cuivre (Cat3+)	100 m
100BASE-TX (Fast Ethernet)	100 Mbps	Cuivre (Cat5+)	100 m
1000BASE-T (Gigabit Ethernet)	1 Gbps	Cuivre (Cat5e+)	100 m
10GBASE-T	10 Gbps	Cuivre (Cat6a+)	100 m
1000BASE-SX/LX	1 Gbps	Fibre optique	550 m – 5 km selon fibre
10GBASE-SR/LR	10 Gbps	Fibre optique	300 m – 10 km selon fibre

Duplex et auto-négociation

• Half-duplex : transmission OU réception à un instant donné (partage du support, historique des hubs), sujet aux collisions, nécessite CSMA/CD.
• Full-duplex : transmission ET réception simultanées (liens point-à-point switch-hôte modernes), pas de collisions possibles.
• Auto-négociation (802.3u) : les deux extrémités négocient automatiquement vitesse et duplex. Un mismatch de duplex (une extrémité en auto, l'autre forcée en half) est une cause classique de dégradation de performance (collisions tardives, erreurs CRC) — diagnostiqué via show interfaces (compteurs d'erreurs).

Switch# show interfaces gigabitEthernet 0/1
GigabitEthernet0/1 is up, line protocol is up
  ...
  Full-duplex, 1000Mb/s, media type is 10/100/1000BaseTX
  ...
  5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
  0 runts, 0 giants, 0 throttles
  0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored

Ce qu'il faut retenir

• Trame Ethernet II : préambule, MAC dst, MAC src, EtherType, données, FCS. Taille 64–1518 octets.
• Adresse MAC = 48 bits, OUI (constructeur) + numéro de série, notion d'adresse physique unique.
• Full-duplex élimine les collisions ; un mismatch de duplex se détecte via les compteurs d'erreurs de show interfaces.

Pour aller plus loin

• IEEE 802.3 Standard
• Wikipedia — Ethernet