Ethernet à 10 Gb/s : comment en profiter sur Mac (1/2)

Depuis quelques années, Apple permet de dépasser l’Ethernet Gigabit dans ses appareils, tout comme les fournisseurs d’accès à internet, qui jouent sur des chiffres élevés pour attirer le chaland. Mais l’Ethernet à plus de 1 Gb/s, comment ça fonctionne ? C’est ce que nous allons voir dans cette première partie, en nous concentrant sur l’Ethernet à 10 Gb/s et la connexion à internet.

Dépasser le Gigabit

Commençons par un point important : l’Ethernet à 1 Gb/s est dépassé pour les usages modernes. La norme a été intégrée en standard dès l’année 2000 avec le Power Mac G4 « Gigabit Ethernet » et offre un débit finalement assez faible : 1 Gb/s, soit 120 Mo/s environ en pratique¹. Cela peut sembler élevé pour une connexion à internet, mais pour du stockage externe (sur un NAS par exemple), c’est assez ridicule.

De même, il est un peu dommage d’avoir des SSD qui peuvent lire et écrire plusieurs gigaoctets par seconde… et une connexion qui ne dépasse pas 120 Mo/s. Le Gigabit tend logiquement à disparaitre : les PC de bureau intègrent de plus en plus souvent la version à 2,5 Gb/s, les Mac proposent du 10 Gb/s en option (et parfois en standard), et mêmes les fournisseurs d’accès à internet permettent de franchir cette barrière.

Il y a 10 Gb/s et 10 Gb/s

Ça peut sembler idiot, mais il y a différentes normes pour l’Ethernet à 10 Gb/s, comme il en existe plusieurs pour l’Ethernet à 1 Gb/s. La plus présente dans le monde grand public est la version 10GBASE-T, qui passe par des câbles à base de cuivre. Cette variante utilise les mêmes prises 8P8C (que vous connaissez sous le nom RJ45 que nous emploierons par la suite) et les mêmes câbles que vous avez probablement chez vous.

La seule contrainte pratique vient du type de câble : vous aurez besoin au minimum d’un Cat 5E ou Cat 6 pour des distances jusqu’à 55 mètres, et de Cat 6A plus onéreux pour atteindre 100 mètres. La catégorie (Cat) indique l’efficacité du câble, et la base en 2022 est le Cat 5E, prévu pour du 1 Gb/s.

Dans les faits, vous trouverez aussi parfois du 10GBASE-SR dans des équipements grand public. Cette variante utilise de la fibre optique pour la liaison, à travers un emplacement SFP+ et un transceiver, un petit module qui s’insère dans la prise. N’ayez pas peur de ces mots, nous allons détailler l’ensemble dans la suite, mais retenez une chose : certains périphériques passent par autre chose qu’un câble RJ45.

Les Mac compatibles… et les cartes externes

Apple a commencé à intégrer l’Ethernet à 10 Gb/s en 2017 avec l’iMac Pro, avant de proposer la norme en option sur le Mac mini 2018 puis sur le Mac mini M1. Les deux ordinateurs haut de gamme — le Mac Studio et le Mac Pro — profitent aussi de ce standard, avec respectivement une et deux prises. Dans tous les cas, Apple passe par un contrôleur interfacé en PCI-Express et fourni par Aquantia, une société achetée par le spécialiste du réseau Marvell en 2019.

Ce point peut sembler anodin, mais il a de l’importance pour la compatibilité avec les cartes des autres fabricants. En effet, le pilote intégré dans macOS accepte de fonctionner avec la majorité des cartes PCI-Express qui contiennent la même puce qu’Apple. Or quand une compagnie développe une puce qu’elle compte vendre, elle propose généralement ce qu’on appelle un design de référence, c’est-à-dire l’équivalent d’un plan pour ceux qui veulent fabriquer une carte complète rapidement.

Ses clients ne sont pas obligés de l’exploiter et peuvent décider de tenter de concevoir quelque chose de différent pour une intégration spécifique, mais certains le suivent tout de même. Dans le cas des cartes réseau Ethernet 10 Gb/s, la majorité des constructeurs² utilisent la conception de référence d’Aquantia… ce qui nous arrange bien.

Vous pouvez donc acheter à peu près n’importe quelle carte équipée de la puce Aquantia et l’ajouter dans un Mac Pro (sauf dans le 2013) pour vous connecter à 10 Gb/s. La contrainte principale va venir de macOS : la prise en charge nécessite macOS High Sierra avec ses mises à jour. Pour ceux qui ont un Mac Pro de 2013, un iMac, un Mac mini ou même un Mac portable, il reste une solution : le Thunderbolt. Vous pouvez soit placer une carte PCI-Express standard dans un boitier d’extension — c’est encombrant, mais sur une machine de bureau, ça demeure possible — soit vous procurer un adaptateur directement en Thunderbolt 2 ou 3. Différents constructeurs en proposent, comme Sonnet avec le Solo 10G.

La Solo 10G de Sonnet

Sonnet nous a prêté un adaptateur externe, le Solo 10G dans sa variante Thunderbolt 3. Ce boitier assez imposant (79 × 114 × 27 mm pour 232 grammes) est équipé d’un côté d’un câble Thunderbolt 3 et de l’autre d’une prise RJ45 compatible 10GBASE-T (10 Gb/s, mais aussi 2,5 Gb/s et 5 Gb/s). Il a le bon gout d’être totalement passif (les cartes Ethernet rapides tendent à chauffer plus que de raison), mais le câble Thunderbolt 3 presque intégré est un peu court (17 cm). Pourquoi « presque », ? Parce qu’il peut être remplacé si vous démontez l’adaptateur, ce que nous vous déconseillons de faire, puisqu’il dispose d’une prise femelle standard en interne.

La compatibilité est assez large : il fonctionne avec macOS 10.13.6+ sur tous les Mac équipés d’une prise Thunderbolt 3 ou 4. Pour les anciens Mac, c’est un peu plus compliqué : Sonnet a proposé un temps une variante Thunderbolt 2, mais elle n’est plus commercialisée. La marque explique que l’adaptateur Thunderbolt 2 vers Thunderbolt 3 d’Apple est techniquement compatible, mais que la consommation du Solo 10G est trop élevée. La seule solution est donc d’intercaler un périphérique Thunderbolt 3 alimenté entre les deux, comme un boitier d’extension eGPU. On a vu plus pratique.

Du point de vue des résultats, il n’y a rien à redire : Sonnet intègre la même puce Aquantia que dans les Mac, et elle offre de bonnes performances. Le boitier de Sonnet souffre tout de même de deux défauts. Le premier est une consommation assez élevée. Ce n’est pas un problème sur un Mac de bureau ou si votre Mac portable est alimenté, ce qui est probablement le cas si vous utilisez une connexion filaire, mais l’impact sur l’autonomie est visible, spécialement sur les Mac Intel.

Sur un MacBook Pro 15" de 2015, la consommation en idle (sur le bureau, sans rien faire) passe d’environ 6 W à un peu plus de 13 W une fois le périphérique branché, une différence liée en partie à l’activation du Thunderbolt. Nous avons aussi mesuré la consommation lors de l’installation d’un jeu Steam (une tâche rarement effectuée sur batterie, nous en sommes conscients) et la variation est plus faible, mais significative tout de même : télécharger et installer les 30 Go de Shadow of the Tomb Raider nécessite 10 % de la batterie en Wi-Fi et 16 % avec l’adaptateur. Point en partie lié, d’ailleurs, le boitier est assez chaud lors de transferts : 37 °C en surface.

Le souci principal, en réalité, est le prix. Sonnet vend son adaptateur pour 300 $ HT aux États-Unis, et la valeur actuelle de notre monnaie rend donc le produit assez peu intéressant. Il faut compter environ 420 € chez le fabricant, et un peu moins de 380 € sur Amazon. C’est peut-être une première pour nous, mais ce prix rend une option Apple intéressante : sur le Mac mini, l’Ethernet 10 Gb/s n’est facturé que 115 €. Il faut noter que le prix a été très variable dans le temps : en janvier 2020 (un peu avant le début officiel de la pandémie), il valait moins de 200 €.

Pour d’autres Mac, vous n’aurez malheureusement pas d’autres choix si vous avez besoin d’une connexion à 10 Gb/s, les rares autres modèles valent un prix similaire³. Si vous pouvez vous contenter d’une connexion à 2,5 Gb/s, par contre, il existe des adaptateurs USB-C qui sont donc moins rapides, mais aussi moins chers, comme nous le verrons dans la seconde partie du dossier.

Les box qui dépassent 1 Gb/s

Les quatre principaux fournisseurs d’accès à internet⁴ proposent des abonnements qui permettent de dépasser 1 Gb/s en réception (en émission, ils restent sous 1 Gb/s). Commençons par Free, qui dispose de deux offres bien distinctes dans ce domaine. La première est la Freebox Pop : vous obtiendrez un débit en téléchargement de 5 Gb/s, partagé entre les différents connecteurs de la Freebox. Le boitier lui-même intègre une prise Ethernet à 2,5 Gb/s en RJ45, soit nettement moins que le débit maximal.

La Freebox Delta, elle, est singulière : le débit descendant est de 8 Gb/s, mais la Freebox utilise une technologie spécifique, ce qui réduit la compatibilité. En effet, elle se limite à un emplacement SFP+ qui ne supporte pas les transceiver RJ45. Pour dépasser 1 Gb/s, vous aurez donc besoin d’un périphérique compatible avec une liaison SFP+, nous le détaillerons dans la seconde partie de l’article. Dans les faits, il existe quelques cartes internes ou externes adaptées, comme une variante du Solo 10G de chez Sonnet.

Chez SFR, méfiez-vous. L’offre de base à 2 Gb/s ne permet pas de télécharger à ce débit : la SFR Box 8 ne possède que des prises à 1 Gb/s. Il faut passer sur l’offre supérieure, qui propose un débit de 8 Gb/s, pour franchir cette limite. Dans ce cas de figure, SFR livre une SFR Box 8X, équipée d’un emplacement SFP+ (encore). À la différence de Free, la Box de SFR est compatible avec les adaptateurs RJ45 et le FAI peut en envoyer un sur demande à ses clients.

Orange commercialise l’offre la plus limitée si vous avez besoin de plus de 1 Gb/s. D’abord, l’abonnement Livebox Up Fibre propose 2 Gb/s en réception, mais avec une Livebox 5 qui ne dépasse pas 1 Gb/s en sortie. En réalité, il faut passer sur l’offre Livebox Max Fibre pour profiter des 2 Gb/s, avec une Livebox 6 qui intègre un connecteur RJ45 à 2,5 Gb/s.

Enfin, Bouygues Telecom dispose d’une offre un peu paradoxale : le débit descendant maximal est assez bas (2 Gb/s, comme Orange), mais la BBox Ultym intègre une prise RJ45 compatible 10 Gb/s, le choix le plus intéressant actuellement pour un usage grand public.

Dans les quatre cas, préparez-vous à payer plus. Les FAI segmentent en effet assez largement leurs offres et les connexions rapides sont dans la majorité des cas couplées à des offres télévisuelles avancées, ce qui les rend assez onéreuses. Le seul opérateur qui propose quelque chose d’un peu moins cher est Free avec l’abonnement Freebox Delta S, qui ne contient tout simplement pas d’accès à la TV, mais le prix reste assez élevé : 40 € par mois.

Les résultats

Pour les essais, nous avons utilisé plusieurs périphériques : un Mac mini M1 équipé d’une carte Apple (115 € en option), un second Mac mini M1 équipé d’une carte PCI-Express à base d’Aquantia dans un boitier Thunderbolt, et l’adaptateur Solo 10G en Thunderbolt 3, sur le premier Mac mini et sur un MacBook Pro 15 pouces de 2017. Dans tous les cas, les tests théoriques avec le logiciel iPerf donnent des résultats équivalents : il est possible d’atteindre un débit de 9,4 Gb/s (un peu plus de 1 Go/s).

Compte tenu des pertes habituelles sur les valeurs théoriques, il s’agit d’un nombre très correct. Nous avons simplement noté un cas où le débit est plus faible : quand l’adaptateur Sonnet est branché derrière deux périphériques Thunderbolt. Dans ce cas précis, le débit descend à environ 7 Gb/s, mais c’est un souci assez courant en Thunderbolt : certains appareils réservent une partie de la bande passante, et le chainage augmente la latence.

Le second test est plus pratique : une connexion à internet rapide sur une ligne Bouygues Telecom à 2 Gb/s. Les serveurs capables de suivre la cadence donnent des résultats proches du maximum (1,93 Gb/s), mais ils ne sont pas nombreux. Le problème principal ne vient pas de la liaison entre l’ordinateur et la box, mais bien des serveurs en face. De façon empirique, Microsoft et Steam permettent de largement dépasser 1 Gb/s, mais la majorité des services semblent tout de même se limiter à cette valeur, y compris chez Apple.

Qui plus est, il ne faut pas l’oublier, les FAI réduisent généralement l’envoi des données à quelques centaines de mégabits par seconde. Vous pourrez donc télécharger un jeu sur Steam un peu plus vite⁵, mais pas envoyer vos vidéos sur YouTube plus rapidement. Dans les faits, l’intérêt principal des connexions rapides demeure surtout la possibilité de télécharger sur plusieurs appareils en même temps sans trop de pertes.

Le dernier point concerne le transfert entre deux appareils. Nous avons vérifié les débits de deux façons. Premièrement, en partageant le SSD interne d’un des Mac mini : le débit pratique en lecture avec un partage SMB atteint environ 830 Mo/s, une valeur très appréciable. Le débit en écriture est un peu plus faible (de l’ordre de 500 Mo/s), mais reste nettement plus élevé qu’avec une connexion à 1 Gb/s.

Nous avons ensuite testé avec un disque dur externe 3,5" moderne relié au Mac mini. En lecture, il est possible d’atteindre environ 220 Mo/s, contre un peu plus de 120 Mo/s en écriture. Dans les deux cas, le point limitant est évidemment le disque dur et la seule manière de passer outre consiste à travailler en RAID0⁶ ou à installer un SSD externe.

Que penser de l’Ethernet 10 Gb/s ?

Avant de terminer cette première partie, il faut essayer de conclure et de parler du point le plus important : le prix. Si dépasser 1 Gb/s n’est pas quelque chose de réellement extraordinaire en 2022, passer à l’Ethernet à 10 Gb/s a un impact sur la facture. Que ce soit directement chez Apple ou en externe avec l’adaptateur de Sonnet, le matériel a un cout élevé… et les offres compatibles aussi.

Les opérateurs français ne proposent en effet plus de 1 Gb/s que sur des abonnements onéreux. Bien évidemment, nous l’avons vu, les performances suivent, mais tout le monde n’a pas nécessairement besoin d’atteindre de tels débits… mais beaucoup voudraient (un peu) plus que 1 Gb/s. C’est ce que nous détaillerons dans la seconde partie du dossier, avec quelques points plus spécifiques qui demandent des explications.

Ethernet à 10 Gb/s : comment en profiter sur Mac (2/2)