Exercices dirigés en Réseaux et Protocoles

IEEE
Page 1 sur 86Lecteur de document UniversityLib

Exercices dirigés en Réseaux et Protocoles

Computer Networks · notes

Voir tous les documents en réseaux

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

Publicité

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.

10

3" Niveau liaison (1)

Programmation d'une fen tre glissante

Exercice 1 : Les bienfaits de l'anticipation

Publicité

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.

Publicité

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

19

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.

20

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

Publicité

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.

21

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)

24

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...