Exercices dirig s
Unit d'enseignement NFP 104
R seaux et protocoles
2005-2006
Ce polycopi a t labor par les enseignants de l' quipe "R seaux et protocoles" partir
d'exercices r dig s par MM. Berthelin, Cubaud, Farinone, Florin, Gressier-Soudan et Natkin.
1
2
1" Les couches de protocoles
Exercice 1 : Le mod le OSI
Applications
Pr sentation
Session
Transport
R seau
Liaison
Physique
Applications
Pr sentation
Session
Transport
R seau
Liaison
Physique
support
de
transmission
Dans le contexte du mod le OSI, quest quune PDU ?
Quel est le nom donn aux unit s de transfert pour les diff rentes couches ?
Quest quune primitive de service ?
Quest quune machine protocolaire ?
Donnez quelques exemples de piles protocolaires.
Exercice 2 : La couche physique
Vous devez construire une architecture de r seau local dans une salle informatique contenant 15 postes
de travail. Le r seau local choisi est un Ethernet 10 Mbit/s. Vous avez a votre disposition un extrait dune
documentation technique :
connecteurs
normes
10Base T RJ45
10Base 2 BNC
10Base 5
Prise vampire
longueur max
c bles
paire torsad e/UTP5 100m
185m
coaxial fin
500m
coaxial pais
topologie coupleur r seau
toile
Bus
Bus
carte TX
carte BNC
carte AUI
Quel type de c blage pr coniseriez vous ?
Calculez le nombre de segments de cables n cessaires.
3
Exercice 3 : La couche Liaison
Question 1. La trame Ethernet
Le format de l'information qui passe sur le m dium de communication est le suivant, ce qui est en gras
mat rialise la trame Ethernet :
Pr ambule D limiteur
7 octets
de d but
1 octet
Adresse
destination
6 octets
Type
Adresse
source
6 octets 2 octets 46 1500 octets 4 octets
Informations
FCS
Quelle est la longueur d'une trame minimum ?
Quelle est la longueur minimum de donn es transportables?
Pourquoi la couche physique ajoute un pr ambule ?
Voici la trace hexad cimale dune communication point point pr lev e par un espion de
ligne (SNOOP):
00: 0800 2018 ba40 aa00 0400 1fc8 0800 4500 .. [email protected].
16: 0028 e903 4000 3f06 6a5c a3ad 2041 a3ad .(..@.?.j\.. A..
32: 80d4 0558 0017 088d dee0 ba77 8925 5010 ...X.......w.%P.
48: 7d78 1972 0000 0000 0000 0000 0000 0000 }x.r............
Retrouver les champs de la trame Ethernet dans la trace hexad cimale
pr c dente.
Question 2. Adressage (adresse MAC)
Voici un exemple dadresse Ethernet (6 octets) : 08:0:20:18:ba:40
Deux machines peuvent-elles poss der la m me adresse ethernet ? Pourquoi ?
Voici la trace dune communication point point pr lev e par un espion de ligne (SNOOP) :
ETHER: ----- Ether Header -----
ETHER: Packet 1 arrived at 18:29:10.10
ETHER: Packet size = 64 bytes
ETHER: Destination = 8:0:20:18:ba:40, Sun
ETHER: Source = aa:0:4:0:1f:c8, DEC (DECNET)
ETHER: Ethertype = 0800 (IP)
comparer avec une communication un groupe:
ETHER: ----- Ether Header -----
ETHER: Packet 1 arrived at 11:40:57.78
ETHER: Packet size = 60 bytes
ETHER: Destination = ff:ff:ff:ff:ff:ff, (broadcast)
ETHER: Source = 8:0:20:18:ba:40, Sun
ETHER: Ethertype = 0806 (ARP)
Quel champ, par sa valeur permet de diff rencier les deux types de traces pour
les communications un seul destinataire ou plusieurs destinataires?
Comment un seul message peut-il parvenir plusieurs destinataires
simultan ment ?
4
Exercice 4 : La couche R seau
Question 1. Adressage IPv4
Une adresse IPv4 est d finie sur 4 octets. Ladressage IPv4 (Internet) est hi rarchique. Un r seau IPv4
est identifi par son num ro de r seau. Une machine est identifi e par son num ro dans le r seau.
Ladresse IPv4 dune machine est donc compos e dun num ro de r seau et dun num ro de machine.
Exemple pour le CNAM (autrefois), la machine asimov avait ladresse IPv4 192.33.159.6 avec
et .6 (1 octet : la machine asimov dans le r seau
192.33.159 (3 octets : r seau)
192.33.159).
Sur linternet, deux machines deux endroits diff rents peuvent elles poss der la
m me adresse IPv4 ?, si oui, quelle condition ?
Dans le m me r seau IPv4, deux machines diff rentes peuvent elles poss der la
m me adresse IPv4 deux moments diff rents ? Chercher un contexte
dutilisation.
Voici laffichage de la commande UNIX ifconfig sur une machine :
le0: flags=863<UP,BROADCAST,NOTRAILERS,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 192.33.159.212 netmask ffffff00 broadcast 192.33.159.255
ether 8:0:20:18:ba:40
A votre avis que montre cette commande ?
Exercice 5 : La couche Transport
On donne la structure de l'ent te IP et la structure de l'ent te TCP :
0
4
No
Version
de l'IP(4)
8
Longueur
de l'ent te
(nb de mots
de 32 bits)
Fa on dont doit tre
g r le datagram
TOS - type of
service
16
19
24
31
Longueur du Datagram, ent te
comprise (nb d'octets)
No Id -> unique pour tous les
fragments d'un m me Datagram
flags (2bits):
.fragment
.dernier
Offset du fragment p/r au
Datagram Original
(unit en nb de blk de 8 o)
Temps restant
s journer dans
l'Internet TTL
Protocole de Niveau
Sup rieur qui
utilise IP
Contr le d'erreurs sur l'ent te
Adresse Emetteur IP
Adresse de Destination IP
Options : pour tests ou debug
DONNEES
identifiant metteur
identifiant r cepteur
no de s quence du premier octet mis contenu dans ce segment
no d'acquittement : no de s quence du prochain octet recevoir
par celui qui envoie ce segment
bits indicateurs
20
longueur
ent te + options
r serv
U
R
G
A
C
K
P
S
H
Advertisement
R
S
T
S
Y
N
F
I
N
taille de la fen tre
contr le d'erreur sur l'ent te
contr le d'erreur sur l'ent te
fin des donn es urgentes plac es
en d but des donn es utilisateur
dans le segment
Padding: Octets
0 pour que
l'ent te *32 bits
options s'il y en a
donn es s'il y en a
5
Trace dune communication point point pr lev e par SNOOP :
ETHER: ----- Ether Header -----
ETHER: Packet 3 arrived at 11:42:27.64
ETHER: Packet size = 64 bytes
ETHER: Destination = 8:0:20:18:ba:40, Sun
ETHER: Source = aa:0:4:0:1f:c8, DEC (DECNET)
ETHER: Ethertype = 0800 (IP)
IP: ----- IP Header -----
IP: Version = 4
IP: Header length = 20 bytes
IP: Type of service = 0x00
IP: x xx. .... = 0 (precedence)
IP: ...0 .... = normal delay
IP: .... 0... = normal throughput
IP: .... .0.. = normal reliability
IP: Total length = 40 bytes
IP: Identification = 41980
IP: Flags = 0x4
IP: .1.. .... = do not fragment
IP: ..0. .... = last fragment
IP: Fragment offset = 0 bytes
IP: Time to live = 63 seconds/hops
IP: Protocol = 6 (TCP)
IP: Header checksum = af63
IP: Source address = 163.173.32.65, papillon.cnam.fr
IP: Destination address = 163.173.128.212, jordan
IP: No options
TCP: ----- TCP Header -----
TCP: Source port = 1368
TCP: Destination port = 23 (TELNET)
TCP: Sequence number = 143515262
TCP: Acknowledgement number = 3128387273
TCP: Data offset = 20 bytes
TCP: Flags = 0x10
TCP: ..0. .... = No urgent pointer
TCP: ...1 .... = Acknowledgement
TCP: .... 0... = No push
TCP: .... .0.. = No reset
TCP: .... ..0. = No Syn
TCP: .... ...0 = No Fin
TCP: Window = 32120
TCP: Checksum = 0x3c30
TCP: Urgent pointer = 0
TCP: No options
TELNET: ----- TELNET: -----
TELNET: ""
A votre avis, quoi correspondent les tiquettes TCP et TELNET ?
Combien y a-t-il dencapsulations successives ?
Trace hexad cimale dune communication point point :
3 0.00000 papillon.cnam.fr -> jordan TELNET C port=1368
00: 0800 2018 ba40 aa00 0400 1fc8 0800 4500 .. [email protected].
16: 0028 a3fc 4000 3f06 af63 a3ad 2041 a3ad .(. @.?..c.. A..
32: 80d4 0558 0017 088d de7e ba77 66c9 5010 ...X.....~.wf.P.
48: 7d78 3c30 0000 0000 0000 0000 0000 0000 }x<0............
6
D terminer le d but du paquet IPv4.
D terminer la fin de lent te du paquet IPv4.
D terminer la fin de l'ent te TCP.
7
2" Couche Physique
Exercice 1 : Shanon et Nyquist
Un support physique de communication a une bande passante de 1 MHz.
Question 1
Quel est le d bit maximum th orique d'information pouvant circuler sur ce
support lorsquon utilise une modulation de valence 2 (bivalente) ?
Question 2
Le signal g n r dans cette voie est tel que le rapport signal bruit obtenu est de 20 dB.
Quel est le d bit maximum th orique dinformations pouvant tre achemin es par
cette voie ?
Quelle valence faudrait-il pour approcher ce d bit maximum th orique ?
Exercice 2 : Modulation
On rappelle que le modem V29 fonctionne 9600 bit/s sur liaison 4 fils en full duplex. Le proc d de
modulation est une modulation combin e de phase octovalente et de modulation d'amplitude bivalente
(pour chaque phase utilis e on code en amplitude deux niveaux). On suppose que l'on utilise une voie
physique de largeur de bande 3200 Hz.
Question 1
Quelle est la valence du signal modul ? Quelle est sa rapidit de modulation ?
Question 2
Quel est le rapport signal bruit minimum permettant la transmission, si l'on
suppose que la voie est soumise un bruit blanc gaussien (formule de Shanon) ?
Si le rapport signal bruit est de 10 dB, la transmission est-elle possible ?
Exercice 3 : De l'utilit de la d tection d'erreurs
Sur une liaison hertzienne urbaine 1200 bit/s, on envoie des messages de 64 bits. La fr quence
d' mission est de 12 messages/seconde.
Calculer le taux d'utilisation de la liaison.
La liaison tant de mauvaise qualit , le taux d'erreur par bit (not p) est compris entre 0,01 et 0,001. p
r pr sente la probabilit qu'un bit soit mal re u.
Calculer en fonction de p la probabilit qu'un message soit mal re u. On suppose
que les alt rations des bits sont ind pendantes.
8
On suppose que l' metteur sait quand un message est mal re u et qu'il le retransmet.
Calculer en fonction de p le nombre moyen de transmissions. Est-il possible de
respecter (en n gligeant le temps coul entre 2 retransmissions) la fr quence
d' mission de 12 messages/seconde ?
Exercice 4 : Codes polyn miaux
On consid re le code polynomial sur 14 bits g n r par le polyn me G(x)=x4 + x + 1
Rappeler le principe des codes polyn miaux. Quel est le nombre de bits de
redondance qui seront ajout s par G ? Quelle est la taille des mots initiaux ? Ce
code permet de d tecter quels types d'erreurs ?
On veut calculer les bits de redondance du mot M=1101011011
Donner D(x), le polyn me correspondant M.
Calculer R(x), le reste de la division euclidienne de D(x).x4 par G(x).
En d duire la valeur des bits de redondance.
Les bits de redondances sont en g n ral fabriqu s par un dispositif mat riel assez simple, utilisant des
portes logiques et des registres d calage.
Pour cet exemple, le circuit a le sch ma suivant :
R3
R2
R1
ou-ex
R0
ou-ex
SORTIE
ENTREE
horloge
Le circuit recoit en entr e les bits du mot M (le bit de poid fort d'abord). Les registres R0 & R3 sont
initialis s z ro. Au 4 me coup d'horloge, ils ont tous re u une valeur. Au 10 me coup, tous les bits de M
ont t charg s. C'est pendant les 4 coups suivants que se fabriquent les bits de redondance.
Donner le contenu des registres pour chaque coup d'horloge.
Exercice 5 : Codes correcteurs d'erreurs
On suppose quun code pour coder des messages de trois bits est construit en utilisant les mots de
codes de six bits, c'est- -dire quaux trois bits de donn es transmettre, on ajoute trois bits de
redondance pour former des messages transmis de 6 bits :
9
Message transmettre
000
100
010
110
001
101
011
111
Message transmis
000000
100110
010011
110101
001101
101011
011110
111000
1) Un destinataire re oit le message 101111. Est ce un message correct ?
2) Un destinataire re oit le message 101111. En utilisant ce code comme un code
correcteur derreurs, par quel message doit il tre corrig (quel est le message
transmis) ?
3) Dans un code quappelle ton la distance du code ?
4) Le code tudi dans ce probl me est un code lin aire. Dans un code lin aire la
distance du code est gale au plus faible poids dun message correct (ou encore
la distance qui s pare le message 0000&.000 du message le plus proche).
Quelle est la distance du code d fini dans ce texte?
5) De combien derreurs un code de distance D est-il d tecteur ? De combien
derreurs ce code est-il correcteur ?
6) A partir des mots du code comment peut-on construire la matrice G (la matrice
g n ratrice du code) ? Montrez que la matrice g n ratrice de ce code lin aire est
la matrice G suivante ?
G =
1 0 0 1 1 0
0 1 0 0 1 1
0 0 1 1 0 1
7) Quelle est la matrice de contr le de ce code lin aire ? Montrez au moyen de la
matrice de contr le que le message 100110 est correct et que le message 101111
est incorrect.
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3" Niveau liaison (1)
Programmation d'une fen tre glissante
Exercice 1 : Les bienfaits de l'anticipation
Advertisement
Pour transmettre des messages entre deux stations A et B, on utilise un satellite situ 36000 km de la
terre. Les messages font 1000 bits et le d bit de la liaison est de 50 Kb/s. On rappelle que le d lai de
propagation d'une onde lectromagn tique dans l'espace est voisin de la vitesse de la lumi re, soit 300000
km/s.
Quel est le temps de transmission d'un message de A vers B ?
On utilise une proc dure dite d'attente r ponse : A envoie un message vers B et attend que B acquitte
ce message pour en envoyer un autre. Le message d'aquitement fait 100 bits.
Calculer le d bit effectif de la liaison et son taux d'utilisation.
Au vu des r sultats pr c dents, on d cide de faire de l'anticipation, c'est dire que A peut envoyer K
messages au maximum avant de recevoir l'acquitement du premier (il y a un message d'acquit par message
mis).
Calculer la valeur de K qui maximise le taux d'utilisation.
Exercice 2 : Gestion des fen tres
On d sire programmer un protocole dont les qualit s sont les suivantes :
- bidirectionnel,
- avec anticipation ,
- acquit positif port par les trames,
- et tel que le r cepteur n'accepte les messages qu'en s quence.
Question 1
A quelles conditions d'erreurs sur la liaison de donn es les sp cifications
pr c dentes correspondent-elles ?
Question 2
Montrer plusieurs situations d'utilisation de l'acquittement dans un change
d'information bidirectionnel.
Rappeler le principe du piggybacking.
Question 3
A quoi sert le m canisme de temporisation ?
Question 4
11
Rappeler le principe du contr le de flux dans la liaison de donn es. A quoi sert-
il?
Question 5
Rappeler bri vement pour les protocoles de liaison le principe de la gestion des
fen tres en mission
On suppose que chaque metteur peut utiliser au maximum Maxseq+1 num ros de s quence diff rents
num rot s de 0 Maxseq (num rotation en modulo Maxseq+1).
Expliquer pourquoi la taille de la fen tre en mission doit rester inf rieure Max
seq quand la taille de la fen tre en r ception vaut 1.
Mettre en vidence un cas d'ambigu t .
Question 6
Quelle est la taille de la fen tre en r ception pour le protocole tudi ?
Exercice 3 : Fen tre en R ception
On reprend le contexte de l'exercice 2.
Question 1
Rappeler bri vement pour les protocoles de liaison le principe de la gestion des
fen tres en r ception
Question 2
On suppose toujours que chaque metteur peut utiliser au maximum Maxseq+1 num ros de s quence
diff rents num rot s de 0 Maxseq (num rotation en modulo Maxseq+1).
Expliquer pourquoi la taille maximum de la fen tre en r ception doit rester
inf rieure (Maxseq+1 )/ 2.
Mettre en vidence un cas d'ambigu t .
Indiquer pourquoi la taille de la fen tre en r ception ne peut tre sup rieure la
taille de la fen tre en mission.
12
4" Niveau liaison (2)
Protocoles de type HDLC
Exercice 1 : Protocole trames HDLC (cas disym trique)
Commenter l' change ci-dessous.
Chaque trame est sp cifi e par TYPE - N(s) - N(r) - P/F.
RR-0-P
SNRM
SNRM-P
RR-0-P
I-0-0
I-1-0
I-2-3-P
I-3-3
I-4-3-P
DM-F
silence
UA-F
I-0-0
I-1-0
I-2-1-F
RR-3-F
13
Suite de l' change :
SNRM
RR-3-P
REJ-4
I-?-?
RR-?-P
????
RR-5-F
CMDR-F
I-?-?
I-?-?
I-?-?
I-?-?
I-?-?
I-?-?
I-?-?-F
RR-?-F
????
Commenter les changes
Compl ter les champs des diff rentes trames
14
Exercice 2 :
Automate d' tats pour un protocole de type HDLC
Sur le diagramme d'automate suivant on note N(S) le num ro de s quence d'une trame d'information et
V(R) le num ro de la trame attendue en r ception. Sur chaque transition sont port es une trame re ue
conditionnant le franchissement (suivi de ?), une trame mise (suivi de !) et une condition bool enne (suivi
de ?).
(I) ?
(N(S)=V(R))?
(RR) !
1
1
7
(RR) !
5
3
(I)?
(N(S)=V(R))?
(RR) !
6
(RNR) !
(REJ) !
(RNR) !
8
3
(I)?
(N(S) V(R)?
(REJ) !
2
2
4
(I) ?
(N(S) V(R)?
(REJ) !
Question 1
Que signifient les tats 1, 2, 3 (symbolis s par des cercles) ?
Question 2
Que signifient les transitions 1, 2, &8 (symbolis es par des rectangles) ?
Question 3
Le protocole ne se comporte-t-il pas dune fa on surprenante du point de vue de
l' tat 3 ?
Proposer une modification de lautomate qui le rende plus coh rent.
Question 4
Est-ce que le protocole utilise toutes les posibilit s d'HDLC pour le contr le de
flux ?
15
5" Ethernet
Exercice 1 :Ing nierie des r seaux Ethernet
Question 1 : r seau Ethernet 10 base T
Comment fonctionne un r p teur Ethernet 10 base T (un hub ) ?
Comment fonctionne un commutateur Ethernet 10 base T (un lan switch ) ?
Quel est la diff rence de fonctionnement d'une carte ethernet en mode Ethernet
half duplex et en mode Ethernet full duplex ?
On rappelle que la trame Ethernet est pr c d e de 8 octets de synchronisation ( pr ambule ), que la
trame comporte au moins 64 octets d'informations significatives et que lintervalle de temps qui s pare
deux trames successives est d'au moins 9.6 s. Un commutateur Ethernet annonce dans sa publicit une
performance par porte 10 Mbit/s de 14 880 pps (paquet par seconde).
Comment un acheteur peut-il interpr ter cette annonce de performances ?
Question 2 : r seau "fast ethernet" (Ethernet 100 base T )
Quelles sont les principales similitudes entre le r seau Ethernet 10 base T et le
r seau Ethernet 100 base TX ?
Et les principales diff rences ?
On rappelle que la taille minimum d'une trame Ethernet est de 64 octets. On suppose pour fixer les
id es que la vitesse de propagation du signal dans le m dium de communication ethernet est de 200000
km/s.
Quelle est la distance maximum th orique qui peut s parer deux stations dans un
r seau Ethernet 100 base T partag ( base de r p teurs) ?
Les distances effectivement recommand es sont de 90 m tres d'une station un r p teur sur paires
UTP5 avec possibilit de monter en cascade deux r p teurs s par s par 5 m tres de c ble.
Qu'est ce qui explique la diff rence entre la r ponse la question pr c dente et
les valeurs effectives ?
Certains standards sp cifient des distances possibles d'utilisation de 2 kilom tres avec des fibres
optiques.
A quel type d'Ethernet correspondent de tels standards ?
Question 3 : Ethernet gigabit
Supposons qu'une taille minimum de 64 octets soit retenue pour un r seau Ethernet gigabit partag et
que la vitesse de propagation du signal soit de 200000km/s.
Quelle est la distance maximum possible entre deux stations d'un r seau Ethernet
gigabit ?
La norme a pr vu de rallonger la taille minimum de trame en la multipliant par 8 soit 512 octets (4096
16
bits) au lieu de 46 octets.
Quelle est la distance possible entre deux stations du r seau ?
Exercice 2 :
Etude d'un sc nario de communication Ethernet
On consid re un r seau local dont le partage de la voie est g r selon un algorithme CSMA/CD 1-
persistant. La retransmission en cas de collision est effectu e selon l'algorithme du retard exponentiel
binaire tronqu .
Ce r seau g re les transmissions entre 4 stations A, B, C et D.
Advertisement
Dans ce probl me on utilise comme mesure de temps le "slot time". Les d lais d'espacement intertrames
ainsi que les dur es de d tection de voie libre sont n glig s. Le temps de d tection de collision est gal 1
slot.
A l'instant t = 0 la station A acquiert la voie et commence transmettre un message.
A l'instant t = 5 les stations B, C, et D recoivent une demande de transmission de message.
Puis, pendant toute la dur e consid r e dans l'exercice aucune autre demande de transmission n'est
soumise aux stations.
Tous ces messages sont de taille fixe et la dur e de leur transmission est gale 6 slots.
L'algorithme du retard binaire est implant de la fa on suivante :
Binary_backoff(attempts)
begin
if attemps = 1 then
maxbackoff := 2
else
if attempts = 10 then
maxbackoff := backofflimit
else
endif
maxbackoff := maxbackoff * 2
endif
delay := int (random * maxbackoff)
Wait (delay * slot_time)
end
attempts est le nombre de tentatives pour acc der la voie y compris celle en cours.
backoff_limit vaut 210
int est une fonction qui rend la valeur enti re par d faut
random est un g n rateur de nombres al atoires compris entre 0 et 1.
Dans l'exemple on consid rera que la fonction random rend successivement pour chaque station les
valeurs donn es par le tableau suivant :
Station
1er tirage
B
C
D
1/2
1/4
3/4
17
2e tirage
3e tirage
3/4
1/6
5/8
1/3
2/3
1/2
Question 1
Compl ter le diagramme suivant en indiquant pour chaque slot l' tat de la voie.
Un slot occup par la transmission d'un message correctement mis par la station A est repr sent par "A"
Un slot occup par une collision est repr sent par "X"
Un slot correspondant une absence de transmission est repr sent par ""
t = 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Question 2
Calculer le taux d'utilisation de la voie sur la p riode allant de t = 0 la fin de
la transmission du dernier message.
18
6" Installation de r seaux
Ethernet partag s
Lors du d ploiement d'un r seau Ethernet partag on doit se pr occuper de la topologie du r seau afin
de maintenir le diam tre de collision dans certaines limites.
Question 1
En Ethernet partag qu'est ce qu'un domaine de collision? On caract rise le
diam tre de collision par le temps d'aller-retour ('round trip delay'), pourquoi?
Question 2
Les informations que l'on utilise pour tudier une topologie Ethernet partag e incluent:
- le type des segments Ethernet utilis s (coaxial 10 Base 5, paire torsad e 10 Base T, fibre optique 10
Base FL, &),
- la longueur des segments,
- la topologie d'ensemble des r p teurs et des segments.
Un r seau est correctement construit sil respecte certaines r gles concernant son domaine de collision.
On peut utiliser la r gle simple des 5 segments et 4 r p teurs au plus entre deux stations. A cette r gle sont
associ es des pr cisions restrictives concernant les types et les tailles des segments mais les coefficients de
s curit appliqu s sont importants. Dans certains cas cette r gle s'av re insuffisante. Il est indispensable de
faire un calcul pr cis, soit parce que le nombre de r p teurs et de segments est lev (gros r seau), soit
parce que la longueur des segments est importante (extension g ographique grande).
La norme de base Ethernet IEEE 802.3 propose une m thode de calcul des d lais de propagation tr s
d taill e mais tr s complexe. Le groupe de travail sur les r seaux locaux IEEE 802.3 a propos ensuite
une m thode simplifi e mais n anmoins pr cise. Cette m thode, que nous allons tudier maintenant, est
d finie pour tous les r seaux Ethernet (10 Mb/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s).
On consid re ici pour simplifier le cas des r seaux Ethernet 10 Mb/s. Dans la m thode pour
d terminer si un r seau est correctement construit, les calculs r aliser expriment les d lais en bits. En fait
chaque bit transmis sur un r seau Ethernet tant associ un certain d lai de propagation au d bit nominal
consid r (ici 10 Mb/s), on consid re qu'il y a quivalence entre mesurer un temps et mesurer un nombre
de bits.
Comment a t d finie la tranche canal ('slot time') ? Quelle est sa dur e ?
Si l'on se base sur la dur e de la tranche canal, quel est le nombre de bits qui
permet de mesurer le diam tre de collision ?
Question 3
En fait la trame Ethernet 10 Mb/s comporte un pr ambule utilisable galement dans la d tection des
collisions puisqu'il rallonge la trame. Ce n'est plus vrai dans les normes 100 Mb/s ou 1000 Mb/s qui
utilisent d'autres techniques de codage et de synchronisation.
Dans le cas du r seau 10 Mb/s si l'on r unit le pr ambule et la trame pour
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d finir la partie utilisable dans la d tection des collisions, quel est le nombre de
bits associ diam tre de collision ?
La norme recommande d'introduire une s curit suppl mentaire de 5 temps bit pour ne pas trop
s'approcher de la limite.
Quel est le r sultat final?
Pour faire le calcul on doit tout d'abord d terminer le couple de stations connect es au r seau qui sont
les plus loign es (le pire des cas). On consid re ensuite que ces stations sont interconnect es au moyen
de r p teurs et de segments de trois types: un segment gauche, un ou plusieurs segments au centre et un
segment droit. Pour chaque segment on fait appara tre sur le dessin qui suit, les c bles d'attachement
(c bles 'drop') not s par un trait simple, les MAU (transmetteurs) repr sent s par une boite avec la lettre
M et le m dium not par un double trait. Les segments sont connect s par des r p teurs repr sent s par
une bo te avec la lettre R.
M
M
R
M
M
R
M
M
Segment
gauche
N segments
centre
Segment
droit
Figure 1. Mod le d'interconnexion entre deux stations
Question 4
Rappeler bri vement les d finitions des diff rents organes pr sents dans la cha ne
de la figure ci-dessus : interface AUI, c ble d'attachement (c ble 'drop'),
transmetteur MAU, m dium, r p teur (hub)
Question 5
Le tableau suivant repr sente pour les quatre types principaux de segments Ethernet (10 Base 5, 10
Base 2, 10 Base T, 10 Base FL) et pour le c ble d'attachement les d lais de propagation. En fait on y
trouve :
- la longueur maximum en m tres,
- pour les trois positions possibles de segments (gauche, centre, droit), le nombre de bits pour un
segment de base (segment de longueur minimum que l'on consid re nulle),
- le nombre de bits pour un segment de longueur maximum
Pour des longueurs interm diaires entre valeur de base et valeur maximum, le nombre de bits est lin aire
en fonction de la longueur.
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Segment gauche
Segment centre
Segment droit
Type
Lg Max
Base
Max
Base
Max
Base
Max
10 Base 5
500
11,75
55,05
46,5
89,8
169,5
212,8
10 Base 2
185
11,75
30,731
46,5
65,48
169,5
188,48
10 Base T
100
15,25
26,55
42
53,3
165
176,3
10Base FL
2000
12,25
212,25
33,5
233,5
156,5
356,5
Attachement
AUI
48
0
4,88
0
4,88
0
Advertisement
4,88
Figure 2. Tableau des valeurs en nombre de bits
On remarque que les retards dus aux r p teurs n'apparaissent pas. Ils sont int gr s aux valeurs d finies
pour les segments (la valeur associ e un segment int gre dans le calcul r alis par les IEEE tout ce qui
concerne ce segment et ses r p teurs dextr mit ). Le cas des c bles d'attachement fait lobjet dun
traitement particulier. S'ils sont dune longueur de base les retards pour ces c bles sont int gr s aux
segments. Sil sont dune longueur quelconque il faut rajouter une valeur comprise entre 0 (c ble de base)
et 4,88 bits (longueur de 48 m tres).
On remarque aussi sur le tableau que les valeurs ne sont pas les m mes selon que le segment est
droite, au centre ou gauche. Ceci est en relation avec la m thode employ e pour int grer les diff rents
d lais. Ces diff rences n'ont pas d'importance pour les segments centre et aussi pour le cas ou les
segments extr mit s sont les m mes. Si les segments extr mit s ne sont pas identiques, comme l'analyse du
diam tre de collision doit concerner le cas le plus d favorable, il faut faire deux calculs en changeant les
segments extr mit s.
Sur la figure ci-dessous on a repr sent un r seau Ethernet assez simple mais assez tendu
g ographiquement.
R p teur (hub) fibre optique
10 Base FL
1 Km
10 Base FL
10 Base FL
1,6 Km
1,9 Km
Figure 3. Exemple de topologie Ethernet partag e
Est ce que le r seau Ethernet de la figure pr c dente est correctement construit ?
Dessiner le mod le de l'interconnexion entre stations pour ce r seau dans le cas le
plus d favorable.
Calculer le diam tre de collision et conclure.
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On suppose que les transmetteurs optiques sont dans les stations et que les c bles d'attachement
AUI sont de longueur de base.
Question 6
On consid re maintenant le r seau de la figure ci-dessous qui comporte cinq segments et quatre
r p teurs Ethernet.
R p teur
R p teur
10 Base T
100m
10 Base 5
500 m
M
M
M
M
10 Base FL
1,6 Km
10 Base 5
500 m
10 Base 2
185 m
M
M
R p teur
R p teur
Figure 4. Exemple de topologie Ethernet partag e
Est ce que le r seau Ethernet de la figure 4 est correctement construit ?
On supposera que si des longueurs de c ble ne sont pas pr cis es on prend le pire des cas.
Question 7
Un autre probl me se pose pour d ployer correctement un r seau Ethernet, c'est de respecter le d lai
Inter trame de 9,6 microsecondes (Interframe Spacing). Ce d lai est indispensable pour permettre aux
appareils Ethernet de s parer correctement les trames. On offre ainsi un d lai de relaxation qui permet aux
quipements de terminer le traitement d'une trame avant de passer la suivante. Or quand les trames
traversent des quipements successifs qui ont des temps de r ponse diff rents ou qui effectuent une
reconstruction du signal (comme les r p teurs) il en r sulte un raccourcissement apparent de l'intervalle
inter trame (baptis en anglais 'Interframe Gap Shrinkage'). Si ce r tr cissement est trop grave, les trames
successives ne sont plus distingu es et on perd des trames car les contr leurs consid rent que deux trames
successives nen font quune. La norme d finit que le d lai inter trame peut tre raccourci jusqu 4,7
microsecondes sans risque. Au del on estime que le r seau est mal construit.
Pour valuer le raccourcissement on d coupe le r seau selon les m mes r gles que pr c demment et on
value encore le raccourcissement en nombre de bits. On ne distingue plus que deux types de segments :
segment de coaxial et autre segment. Par ailleurs on comptabilise seulement le segment gauche (celui sur
lequel la trame est mise) et tous les segments milieux. Le segment droit ne participe pas au bilan global. Le
tableau ci-dessous d finit les valeurs de raccourcissement du d lai inter trame en bits.
Type de segment
Coaxial
Autre
Segment gauche
16
10,5
Segment milieu
11
8
Figure 5. Raccourcissement du d lai inter-trame
22
Est ce que le r seau Ethernet de la figure 3 est correctement construit du point de
vue du raccourcissement du d lai inter trame ?
M me question avec le r seau de la figure 4
23
7" Routage dans les
commutateurs de r seaux locaux
Un ing nieur r seau reprend ladministration dune architecture de r seau local ou tout fonctionne
en Ethernet. L'architecture est constitu e de quatre commutateurs (lan switches) num rot s 1 , 2 , 3 , 4 et
de deux concentrateurs (hubs) selon la figure suivante. Les commutateurs sont configur s en
fonctionnement transparent avec lalgorithme de larbre couvrant (spanning tree). Pour chaque appareil,
ont t mentionn s les num ros des ports utilis s pour linterconnexion. L'architecture mentionne aussi trois
tron ons Ethernet servant de liaison entre commutateurs (lien 1, 2, 3) ainsi que quelques stations de travail.
Pour chaque voie de communication Ethernet on a mentionn son d bit soit 10Mb/s soit 100 Mb/s soit
1000 Mb/S.
Concentrateur 1
(hub)
1
10
A
7
8
10
10
C
100
1000
B
1
100
4
8
100
Lien 1
E
Commutateur 1
(switch)
100
1
6
8
100
D
Concentrateur2
(hub)
1
100
3
7
8
Commutateur 2
(switch)
Lien 2
1
100
4
7
8
100
Lien 3
Commutateur 3
(switch)
100
F
1
4
7
Commutateur 4
(switch)
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Les ports des commutateurs qui sont utilis s, sont num rot s sur la figure. La consultation des
tables de configuration dans les commutateurs donne les informations suivantes :
Commutateur 1 (Adresse MAC 00:A0:D6:13:43:65 Priorit 8000)
Num ro du port
Port 1
Port 4
Port 8
Adresse MAC du port
00:A0:D6:13:43:65
00:A0:D6:13:43:69
00:A0:D6:13:43:73
Priorit du port
8000
8000
8000
Commutateur 2 (Adresse MAC 00:A0:D6:14:37:E1 Priorit 8000)
Num ro du port
Adresse MAC du port
Priorit du port
Port 1
Port 3
Port 7
Port 8
00:A0:D6:14:37:E1
00:A0:D6:14:37:E4
00:A0:D6:14:37:E7
00:A0:D6:14:37:E8
8000
8000
8000
8000
Commutateur 3 (Adresse MAC 00:A0:D6:13:31:F6 Priorit 8000)
Num ro d...