La technologie Ethernet

Enseignant : Hajer Tounsi Ecole Supérieure des communications de Tunis, Sup’Com

Hajer Tounsi

Bibliographie

(cid:1) Ouvrages

(cid:1) Réseaux Locaux et Internet, Laurent Toutain, Edition Hermès. (cid:1) Guide Pratique des réseaux Ethernet, Charles E. Spurgeon,

Edition vuibert.

(cid:1) Les réseaux, Guy Pujolle, Edition Eyrolles.

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Réseaux locaux: Introduction

(cid:1) Différentes générations de réseaux locaux selon la bande

passante offerte (cid:1) première génération : 1 à 10 Mb/s

(cid:1) Ethernet (IEEE 802.3) (cid:1) Jeton sur bus (IEEE 802.4) (cid:1) Jeton sur boucle (IEEE 802.5)

(cid:1) deuxième génération : 100 Mb/s

(cid:1) FDDI (Fiber Distributed Data Interface) (cid:1) DQDB (Distributed Queue Dual Bus) (cid:1) Fast Ethernet 100 Mb/s (cid:1) troisième génération : Gb/s

(cid:1) Gigabit Ethernet (cid:1) 10-Gigabit Ethernet

Hajer Tounsi

Réseaux locaux : Introduction

(cid:1) Caractéristiques techniques d'un LAN

(cid:1) Topologie (cid:1) Méthodes d'accès (cid:1) Support physique

(cid:1) Les cartes réseaux (NIC) (cid:1) Adapter l’unité hôte au média réseau (support) (cid:1) Une plaquette de circuits imprimés logée sur la carte mère d’un ordinateur (cid:1) Composant de couche 2

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Support physique

(cid:1) Câblage et couche physique

(cid:1) critères de choix d'un système de câblage

(cid:1) coût

(cid:1) l'environnement

(cid:1) fiabilité, capacité d'évolutivité, sécurité etc.

(cid:1) population escomptée (nombre de points d'accès)

(cid:1) nature et volume du trafic

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Les supports de transmission

(cid:1) Le câble coaxial

(cid:1) câble central (conducteur en cuivre) entouré d'un isolant et d'une tresse métallique ou blindage en cuivre tressé (Exemple : câble d'antenne TV)

(cid:1) supporte des débits élevés ( jusqu'à 100 Mb/s) (cid:1) une large bande passante ( jusqu'à 400 Mhz) (cid:1) bien protégé contre les interférences (cid:1) grandes distances

Ame

Isolant

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Masse

Enveloppe

Les supports de transmission

(cid:1)Le câble à paires torsadées

(cid:1) Un média à quatre paires de fils (cid:1) Chacun des 8 fils de cuivre du câble est protégé par un matériau d'isolation. (cid:1) Les paires de fils sont enroulés en torsade (cid:1) Plusieurs types : paires torsadées blindées (STP), paires torsadées non blindées

(UTP)

(cid:1) Les paires torsadées limitent la dégradation du signal due aux interférences

électromagnétiques et aux interférences de radiofréquences : effet d’annulation

Mais: (cid:1) affaiblissement des signaux très important: faibles débits (plus maintenant!!!) ,

faibles distances

(cid:1) remédier aux affaiblissements

(cid:1) placer des amplificateurs à des intervalles réguliers (cid:1) transmission numérique (bande de base)

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Les supports de transmission

solution simple et économique

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Les supports de transmission

Réduit le bruit à l’intérieur du câble : diaphonie Plus cher et plus difficile à installer que le câble UTP

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Les supports de transmission

(cid:1) La fibre optique

(cid:1) composé d'un cœur en verre ou en plastique ayant un fort indice de réfraction, enveloppé par du plastique (Kevlar) à faible indice de réfraction pour retenir la lumière au cœur de la fibre

(cid:1) Le câble à fibre optique est en général composé de deux

fibres enveloppées par une gaine externe

(cid:1) transporte un signal optique (cid:1) débit élevé (Gb/s) (cid:1) très bonne qualité de transmission (pas de parasite, pas

d'interférence, non encombrant)

(cid:1) Très onéreux

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La fibre optique

(cid:1) Multimode

(cid:1) Plusieurs chemins peuvent être empruntés par la lumière à l’intérieur de la fibre (cid:1) Diamètre assez large (62.5 ou 50 microns) (cid:1) La source de lumière est les LEDs (Light Emitting Diodes)

(cid:1) Monomode

(cid:1) Diamètre assez petit (9 à 10 microns) (cid:1) La lumière emprunte un seul chemin

(cid:1) La source de lumière est un laser

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Les supports de transmission

(cid:1) Communication sans fil

(cid:1) Des ondes électromagnétiques qui circulent dans le vide de l’espace ou

dans l’air

(cid:1) Pas de média physique (cid:1) Des machines équipées avec des cartes réseaux sans fil peuvent

communiquer

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Réseaux locaux : topologie

Topologie : façon dont sont interconnectés les nœuds du réseau

(cid:1) Le bus

(cid:1) liaison se fait par des interfaces (cid:1) chaque interface (NIC) dispose d'une adresse qu'elle utilise

pour la réception des messages

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Réseaux locaux : topologie

(cid:1) 2 classes

(cid:1) contrôle centralisé: un nœud privilégié (maître) (cid:1) contrôle réparti: logique de commande distribuée à

tous les nœuds

(cid:1) Avantages

(cid:1) facilité de connexion ou de déconnexion d'un nœud (cid:1) défaillance d'un nœud: pas d'incidence sur le réseau (cid:1) bons rapports performance.prix

(cid:1) Inconvénients

(cid:1) coupure de câble: 2 sous-réseaux (cid:1) architecture sensible à la longueur (cid:1) efficacité dépend de la méthode d'accès

Réseaux locaux : topologie

(cid:1) L ’anneau

(cid:1)Message transmis d'un nœud à un autre jusqu'à atteindre sa destination

(cid:1)chaque nœud doit être en mesure de connaître son adresse

(cid:1)Avantages

(cid:1)simplicité d'acheminement (un seul chemin)

(cid:1)possibilité de hauts débits

(cid:1)signal toujours de bonne qualité

(cid:1)extension relativement simple

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Réseaux locaux : topologie

(cid:1) Inconvénients

(cid:1) modification du réseau nécessite son arrêt

(cid:1) défaillance d'un nœud : défaillance de tout le réseau

(cid:1)L’étoile

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Réseaux locaux : topologie

(cid:1) nœud central contrôle et achemine la totalité du trafic (cid:1) Avantages

(cid:1) grande fiabilité (cid:1) défaillance d'un nœud externe ne paralyse pas le réseau (cid:1) extension facile dans la limite des possibilités de commutateurs (cid:1) détection de problèmes plus simple

(cid:1) Inconvénients

(cid:1) défaillance du nœud central: arrêt total du réseau (cid:1) aspect centralisé : contraintes d'utilisation (cid:1) nombre de nœuds limité par le nœud central (cid:1) débits fonction du nombre de nœuds (cid:1) longueur du câble plus importante

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Topologie

(cid:1) Topologie en étoile étendue :relie les étoiles Individuelles entre elles

(cid:1) diminue le nombre de nœuds connectés à un nœud central

(cid:1) Topologie maillée :chaque nœud est relié à tous les autres

(cid:1)Pas de rupture de communication (cid:1)Nécessite beaucoup de liaisons

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Les méthodes d’accès

(cid:1) méthode d ’accès : C'est le moyen pour un nœud qui désire émettre un message, d'obtenir l'autorisation de le faire dans les meilleures conditions possibles (cid:1) Accès aléatoire

(cid:1) origine : ALOHA (relier les îles de Hawaï) (cid:1) un coupleur ayant de l ’information, la transmet (cid:1) perte d ’information si collision (cid:1) Slotted ALOHA

(cid:1) division du temps en tranches (cid:1) émission qu’en début de tranche (cid:1) si collision (complète) alors retransmission après un temps

aléatoire

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Réseaux locaux : méthodes d’accès

(cid:1) Méthode CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

principale méthode employée sur les architectures en bus

(cid:1) écouter le canal avant d ’émettre (cid:1) si le coupleur détecte un signal, il diffère son émission

ultérieurement

(cid:1) réduit les collisions, mais ne les évite pas

Réseaux locaux : méthodes d’accès

Hajer Tounsi

Réseaux locaux : méthodes d’accès

(cid:2) Danger : 2 nœuds émettent en même temps

Réseaux locaux : méthodes d’accès

(cid:1) différentes variantes

(cid:1) CSMA non persistant

* le coupleur écoute le canal, et envoie s’il est libre * sinon recommence après un temps aléatoire

(cid:1) CSMA p-persistant, 0<= p <= 1

* idem que CSMA persistant, mais ré-émet avec la probabilité p

(cid:1) CSMA persistant

* si le canal est occupé, le coupleur continue à écouter jusqu ’à

ce que le canal soit libre, et émet à ce moment

(cid:2) Lorsque deux stations attendent, elles vont émettre au même temps

(cid:3)Collision

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Réseaux locaux : méthodes d’accès

(cid:1) CSMA /CD (Collision Detection): la plus utilisée

* les nœuds écoutent le canal aussi pendant la transmission * si collision, le coupleur avorte sa transmission et continue à envoyer des bits de bourrage afin que tous les nœuds s'aperçoivent de la collision. * reprise après un délai variable (algorithme de Backoff)

(cid:1) CSMA/CA(Collision Avoidance)

* les nœuds attendent un temps aléatoire avant d'émettre

(cid:3) minimiser les dangers de collision

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Réseaux locaux : méthodes d’accès

(cid:1) Méthode TDMA (Time Division Multiplexing Access) utilisée principalement dans la technologie des PABX

(cid:1) attribuer à chaque poste un laps de temps pendant lequel il

peut émettre

(cid:1) dans une architecture en étoile, chaque poste a son tour

pour parler: éviter les collisions

(cid:1) Les supports de transmission

(cid:1) Méthode FDMA (Frequency Division Multiplexing

Access)

(cid:1) attribuer à chaque poste une bande passante propre

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Réseaux locaux : méthodes d’accès

(cid:1) Méthode du Jeton

(cid:1) méthode privilégiée des réseaux en anneau. Elle peut être

employée avec la topologie en bus (anneau logique)

(cid:1) Jeton: circule de nœud en nœud (libre ou occupé) (cid:1) pour émettre, un nœud doit attendre que le jeton soit

libre

(cid:1) le message à envoyer est chargé dans la trame et le

jeton est positionné dans l'état occupé

(cid:1) le nœud destinataire retire le message de la trame et

met à sa place un acquittement

(cid:1) le jeton ne devient libre qu'après que l'émetteur reçoit

l'acquittement

(cid:1) Avantage: pas de collision

Normalisation des réseaux locaux

IEEE 802.1

IEEE 802.2

IEEE 802.3 CSMA/CD

IEEE 802.4 Jeton sur bus

IEEE 802.5 Jeton sur boucle

IEEE 802.6 DQDB

Couche de contrôle LLC

Couche de contrôle d’accès au Medium

Couche physique

unité de raccordement

MEDIUM

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

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Adressage

(cid:4) le même pour les différentes normes

(cid:4) deux types d'adresses:

(cid:4) adresse universelle (IEEE) (cid:4) adresse locale (administrateur)

(cid:4) syntaxe

(cid:4) 08:00:20:09:E3:D8 ou 8:0:20:9:E3:D8 (cid:4) ou 08-00-20-09-E3-D8 ou 08002009E3D8

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Adressage

(cid:4) une adresse est administrée soit localement soit

globalement :

(cid:4) globalement : adresse IEEE

(cid:4) cette adresse est dite universelle et est attribuée par

l'organisme IEEE;

(cid:4) le second bit d'adresse transmis est égal à 0 : le premier octet de l'adresse est égal à : 00, 01, 04, 05, 08, 09, 0C, 0D, 10, etc.

(cid:4) localement :adresse non IEEE

(cid:4) adresse significative pour le réseau sur lequel elle est

connectée;

(cid:4) le second bit d'adresse transmis est égal à 1 : le premier octet de l'adresse est égal à 02, 03, 06, 07, 0A, 0B, 0E, 0F ,12, etc.

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Adressage

(cid:4) Adresse Broadcast: FF:FF:FF:FF:FF:FF

(cid:4) Adresse Multicast: le premier bit d' adresse transmis est

égal à 1 (le premier octet de l'adresse est impair): protocole particulier IEEE

(cid:4) 09:00:2B:00:00:0F, 09:00:2B:01:00:00

(cid:4) Adresse individuelle (unicast) : comprend le premier bit

transmis à 0 (premier octet d'adresse pair) (cid:4) 08:00:20:09:E3:D8 ou 00:01:23:09:E3:D5

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Adressage

(cid:4) IEEE réserve des tranches d'adresses pour les

constructeurs :

(cid:4) 00:00:0C:XX:XX:XX (cid:4) 08:00:20:XX:XX:XX (cid:4) 08:00:09:XX:XX:XX

Cisco Sun HP

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Les réseaux Ethernet et IEEE 802.3

(cid:4) Ethernet : technologie la plus répandue

(cid:4) Développé à l’origine par le groupe DIX (Digital, Intel, Xerox)

Conception originale de R. Metcalfe (1976)

(cid:4) Le premier réseau fondé sur la détection de porteuse (le

système Ether)

(cid:4) Normalisé par IEEE et nommé 802.3

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Caractéristiques 802.3

(cid:4) Support Partagé

(cid:4) permet la diffusion (cid:4) bus passif, linéaire (cid:4) bande de base (numérique) (cid:4) débit 10 Mb/s (cid:4) Les équipements

(cid:4) raccordés au bus par un transceiver (cid:4) chaque station a une adresse unique

(cid:4) Méthode d ’accès : CSMA/CD

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Caractéristiques (suite)

(cid:4) Le réseau

(cid:4) égalitaire (sans priorité) (cid:4) probabiliste (cid:4) performances variables (cid:4) non sécurisé

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La couche physique

(cid:4) Rôle INTERFACE Physique-MAC (cid:4) transmission d'un bit (requête MAC) (cid:4) réception d'un bit (requête MAC) (cid:4) attendre N bits (requête MAC) (cid:4) détection de porteuse (indication de la couche physique vers la couche MAC); la couche MAC doit déclencher la requête de réception d'un bit

(cid:4) détection de collision (indication de la couche physique vers la couche MAC); générée uniquement pendant une transmission

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La couche physique (suite)

(cid:4) COLLISION : Le problème

(cid:4) une station regarde si le câble est libre avant d’émettre (cid:4) le délai de propagation n’est pas nul => une station peut

émettre alors qu’une autre a déjà commencé son émission

(cid:4) les 2 trames se percutent : c’est la collision (cid:4) plus le réseau est grand (nombre de stations), plus la

probabilité d’apparition de collisions est grande

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La couche physique (suite)

(cid:4) COLLISION : la solution

(cid:4) limiter le temps pendant lequel la collision peut arriver (cid:4) temps de propagation aller-retour d’une trame (Round

Trip Delay ou RTD) limité à 50 µs

(cid:4) ce délai passé, aucune collision ne peut plus arriver (cid:4) la norme 802.3 définit un « Slot Time » d’acquisition

du canal égal à 51.2 µs ce qui correspond à une longueur de trame minimum de 512 bits = 64 octets

(cid:4) une station doit donc écouter le signal « Collision Detection » pendant 51.2 µs à partir du début d’émission

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La couche physique (suite)

(cid:4) COLLISION : la détection

(cid:4) si une station en train d’émettre détecte une collision, elle

arrête son émission

(cid:4) si une station en réception reçoit une trame inférieure à 72

octets, elle en déduit l’existence d’une collision

(cid:4) COLLISION : la gestion

(cid:4) en émission, la station après avoir détecté la collision

(signal CD) la renforce en émettant 32 bits supplémentaires (jam)

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La couche physique (suite)

(cid:4) COLLISION : la ré-émission (Algorithme

BEB) (cid:4) la station attend R * 51.2 µs tel que

0 <= R <= (2**i) -1

(cid:4) R étant un entier « Random » et i = min(n, 10) (cid:4) n = nombre de retransmissions déjà effectuées (cid:4) le nombre de ré-émissions est limité à 15

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La couche liaison Encapsulation IEEE 802.3 au niveau physique

Trame 802.3

Contrôle (4octets)

Padding (0-46 octets)

Données (0-1500 octets)

Longueur données (2 octets)

Adresse source : 6 octets

Adresse destination : 6 octets

Délimiteur de début de trame : 1 octet

Préambule : 7 octets

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La couche liaison (trame 802.3)

(cid:4) FORMAT DE LA TRAME 802. 3

(cid:4) Préambule : 56 bits = 7 X (1010101010), dure 5.6 µs et permet aux autres stations d'acquérir la synchronisation bit.

(cid:4) Délimiteur de début de trame (Start Frame Delimiter) : 8 bits

= 10101011; permet aux autres stations d'acquérir la synchronisation caractère et la synchronisation trame.

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La couche liaison (trame 802.3)

(cid:4) Adresse destination

(cid:4) adresse individuelle, pouvant être de classe "administrée

localement" ou "globalement",

(cid:4) adresse multicast, (cid:4) adresse broadcast. (cid:4) Adresse source

(cid:4) adresse physique de la station émettrice, c'est une adresse

individuelle pouvant être de classe "administrée localement" ou "administrée globalement".

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La couche liaison (trame 802.3)

(cid:4) Longueur du champ de données : valeur comprise entre 1 et

1500, indique le nombre d'octets contenus dans le champ suivant

(cid:4) Padding : contenu sans signification complétant à 64 octets la

taille totale d'une trame dont la longueur des données est inférieure à 46 octets; en effet, une trame est considérée valide (non percutée par une collision) si sa longueur est d'au moins 64 octets; 46 <= (données + padding) <= 1500.

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La couche liaison (trame 802.3)

(cid:4) Contrôle : séquence de contrôle basée sur un CRC

polynomial de degré 32.

(cid:4) Sens de circulation des octets : selon la structure logique de la trame : préambule = premier octet émis, FCS = dernier octet émis.

(cid:4) Le sens de circulation des bits pour un octet se fait selon le

schéma suivant : LSB first

(cid:4) premier: bit de poids faible (bit 0) (cid:4) dernier : bit de poids fort (bit 7)

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La couche liaison (trame Ethernet)

TRAME ETHERNET : identique à la trame 802.3 sauf le champ type

(cid:4)champ de 2 octets représenté sous la forme hexadécimale XX-YY ou XXYY (cid:4) indique le type de protocole véhiculé (cid:4)les valeurs connues sont :

0806 : ARP, 0800 : IP 6000 à 6009 : protocoles DEC, 8019 : Apollo …

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La couche liaison (trame Ethernet) (suite)

(cid:4) Pas de niveau 802.2 :aiguillage vers les protocoles

supérieurs se fait au niveau MAC

(cid:4) Différence entre 802.3 et Ethernet : valeur du 3éme

champ( >1536 ou 0x600 cas Ethernet)

(cid:4) Cohabitation possible entre Ethernet et IEEE 802.3 (cid:4) Ethernet est très utilisé.

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LA COUCHE LIAISON (sous-couche MAC) Résumé

(cid:4) Transmission d'une trame : La couche MAC reçoit de la couche haute

(LLC, réseau) des données à émettre (cid:4) ajouter le padding si nécessaire (cid:4) ajouter les champs adresse source, adresse destinataire, longueur des

données

(cid:4) calculer le CRC et l'ajouter à la trame (cid:4) ajouter préambule et SFD (cid:4) si le signal "Carrier Sense" est faux depuis au moins 9.6µs (espace inter- trame à respecter), transmettre la trame bit à bit à la couche physique (cid:4) sinon attendre que le signal "Carrier Sense" soit faux, attendre 9.6 µs et

transmettre bit à bit à la couche physique

Hajer Tounsi

LA COUCHE LIAISON (sous-couche MAC) Résumé

(cid:4) IFS :

(cid:4) les récepteurs peuvent séparer différentes trames qui se succèdent (cid:4) permet aux phénomènes d’écho de se résorber avant une nouvelle

transmission

(cid:4) Réception d'une trame

(cid:4) écoute du signal "Carrier Sense", (cid:4) réception des bits depuis la couche physique, (cid:4) élimine le préambule, le délimiteur de début de trame (SFD),

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LA COUCHE LIAISON (sous-couche MAC) Résumé

(cid:4) si la trame < 64 octets (trame victime de collision): elle est rejetée (cid:4) examine l'adresse destination dans la trame et si celle-ci ne correspond pas à

une des adresses stockées, la trame est rejetée

(cid:4) Si adresse correcte, calcule la séquence de contrôle (cid:4) Si CRC correct, trame fournie à la couche supérieure (cid:4) Sinon :

(cid:4) si la trame n'est pas un nombre entier d'octet (alignment error), (cid:4) Ou, si la trame > 1518 octets , elle est rejetée (cid:4) erreur de checksum remontée au niveau supérieur

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LA COUCHE LIAISON (sous-couche LLC)

IEEE 802.1

IEEE 802.2

IEEE 802.3 CSMA/CD

IEEE 802.4 Jeton sur bus

IEEE 802.5 Jeton sur boucle

IEEE 802.6 DQDB

Couche de contrôle LLC

Couche de contrôle d’accès au Medium

Couche physique

unité de raccordement

MEDIUM

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

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LA COUCHE LIAISON (sous-couche LLC)

(cid:4) La sous couche LLC (Logical Link Control) repose sur la sous

couche MAC

(cid:4) IEEE 802.2: protocole pour gérer la communication point à point entre les 2 hôtes. Utilisé par l’ensemble des protocoles IEEE (802.3, 802.4, 802.5)

(cid:4) LLC cache à la couche réseau supérieure les différences de

topologie physique des réseaux LAN 802 sous-jacents

(cid:4) LLC offre 3 types de service (LLC type1, LLC type2, LLC type

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LA COUCHE LIAISON (sous-couche LLC)

(cid:4) LLC Type 1: mode datagramme non connecté. (cid:4) Il aiguille les données vers la couche de niveau 3 (cid:4) Pas de contrôle sur l'arrivée du message, aucune gestion de l'ordre d'arrivée. C'est donc à la couche transport d'assurer ces services.

(cid:4) Type utilisé avec les réseaux IP (TCP/UDP offre les services du type 2 et

(cid:4) LLC Type 2: échange fiable en mode connecté (circuit virtuel)

(cid:4) une connexion est établie avant l'échange des données (cid:4) un mécanisme de séquencement des données (cid:4) contrôle de flux et correction d'erreurs. (cid:4) similaire à HDLC

(cid:4) LLC Type 3: mode datagramme avec accusé de réception et gestion des erreurs par retransmission (propre à des besoins spécifiques de l’industrie.

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Couche liaison de données : niveau LLC(IEEE 802.2)

DSAP SSAP Control

INFO

Octets 1 1 1 ou 2 variable (8*M bits)

(cid:4) DSAP (Destination service access Point) : désigne le ou les protocoles de niveau supérieur auxquels seront fournies les données de la trame LLC

(cid:4) SSAP (Source Service Access Point) : désigne le protocole qui a émis la trame

LLC

(cid:4) Les champs SAP (DSAP et SSAP) : 7 bits de poids forts servent à coder les

différents SAP. Le 1er bit sert à coder (cid:4) SSAP: bit C/R, mis à 0 si trame de commande et à 1 si trame de réponse (cid:4) DSAP : mis à 0 si DSAP unique, sinon à 1 si un groupe de SAP (cid:4) Exemples

(cid:4) 6 (0x06) : réseau IP (cid:4) 126 (0x 7E) : X25 niveau 3

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Couche liaison de données : niveau LLC(IEEE 802.2)

(cid:4) Champ contrôle : typer les trames qui vont circuler, et mettre un

contrôle d ’erreur et de séquencement pour LLC type2.

(cid:4) 1 octet pour trames non numérotées (U), 2 octets pour trames de type I

(information) et de type S (supervision)

(cid:4) Les trames de type I : transport de l’information utile en mode

connecté (LLC type 2). Deux compteurs sont utilisés: N(S) numérote les trames émises et N(R) permet d’acquitter les trames reçues (N(R) contient le numéro de la prochaine trame attendue)

1 9 0 N(s) P/F N(R)

Champ contrôle de trame I

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Couche liaison de données : niveau LLC(IEEE 802.2)

(cid:4) Les trames de type S permettent la gestion des trames d’information en mode connecté.Trois trames sont définies (Receiver Ready, Receiver not ready, Reject)

1 9

1 0 0 0 P/F N(R) 1 0 0 1 P/F N(R) 1 0 1 0 P/F N(R)

RR RNR REJ

(cid:4) RR : acquitte les trames déjà reçues, indique que le récepteur a de la

mémoire pour recevoir des trames

(cid:4) RNR : envoyée par le récepteur pour indiquer qu ’il ne peut pas recevoir

des trames

(cid:4) REJ : envoyée par le récepteur si le numéro de la trame attendue est

différent de la trame reçue

Hajer Tounsi

Couche liaison de données : niveau LLC(IEEE 802.2)

(cid:4) Les trames de type U permettent de gérer une connexion (ouverture,

fermeture) ou d’envoyer des données en mode datagramme

(cid:4) Le bit P/F : s ’appelle P (Poll) dans le cas d ’une requête (bit C/R du

champ SSAP = 0)

(cid:3) émetteur de la requête demande une réponse immédiate du

récepteur

(cid:4) Le bit P/F : s ’appelle F (Final) dans le cas d ’une réponse (bit C/R = 1)

(cid:3) le récepteur répond bien à la précédente requête

Hajer Tounsi

Exercice - analyse de trame

0800 6908 4d04 0800 0203 ced6 0800 4500 003e 2ded 0000 1d11 f8ce c131 3c8f c130 b802 0411 00a1 002a 1f56 3020 0201 0004 0670 7562 6c69 63a1 1302 0208 bc02 0100

0201 0030 0730 0506 0128 0500

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Matériel et câblage

(cid:4) Un réseau Ethernet peut être composé de plusieurs segments (cid:4) Deux types de segments

(cid:4) câble coaxial (cid:4) liaison point à point (autour d’un hub)

(cid:4) Les stations sont connectées sur les câbles coaxiaux (cid:4) Entre une station (carte Ethernet) et le coaxial:

(cid:4) un câble de transceiver (câble de descente, drop cable) (cid:4) un transceiver, ou émetteur-récepteur (appelé également MAU,

Medium Attachement Unit)

(cid:4) En général, le transceiver est intégré dans la carte réseau

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Matériel et câblage

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Matériel et câblage (Transceivers)

(cid:4) Fonctions du transceiver

(cid:4) transmettre et recevoir les signaux codés, (cid:4) permet l’isolation électrique de la station et du réseau (cid:4) détecter les collisions; la détection de collision est effectuée par

comparaison entre les signaux émis et les signaux reçus pendant le RTD, le processus est analogique et nécessite un encodage approprié (Manchester), (cid:4) Erreur de type jabber : si une trame est trop longue, il active le signal de

présence de collision (Signal Quality Error ou Heart Beat).

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Matériel et câblage (Transceivers)

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Matériel et câblage (10Base5)

(cid:4) 10Base5 = (10 Mb/s, bande de base, 500 m) (cid:4) Topologie bus, transceiver vampire (cid:4) gros câble (diamètre = 0,4 inch), câble jaune, thick ethernet (cid:4) 100 stations maximum (cid:4) distance maximale entre stations multiple de 2.5 m (cid:4) Les stations fonctionnent en mode half duplex (cid:4) Avantages

(cid:4) très bien normalisé depuis longtemps (cid:4) pas de perturbation quand on ajoute un station (cid:4) peu dépendant des erreurs utilisateurs

(cid:4) Inconvénients

(cid:4) coût (cid:4) difficilement maniable (cid:4) perte de matériel quand on enlève une station

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10 base 5 (thick Ethernet)

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Matériel et câblage (10Base2)

(cid:4) 10Base2 = (10 Mb/s, Bande de base, 185 m) (cid:4) Topologie bus, stations en série (cid:4) câble fin, thin ethernet, souple (cid:4) raccordement transceiver en T, BNC (cid:4) 30 stations maximum, espacement d ’au moins 0.5m (cid:4) Avantages

(cid:4) Le moins cher (cid:4) très maniable (cid:4) plusieurs cartes Ethernet intègrent le transceiver

(cid:4) Inconvénients

(cid:4) arrêt du réseau si on enlève un transceiver (cid:4) sensible aux perturbations électromagnétiques (cid:4) limité en distance et nombre de stations

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10 base 2 (thin Ethernet)

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Matériel et câblage (10BaseT)

(cid:4) 10BaseT = (10 Mb/s, Bande de base, Twisted Pair) (cid:4) Topologie en étoile, raccordement à un hub (multi-répéteurs) (cid:4) double paire torsadée (émission + réception) UTP (cid:4) raccordement prise RJ45 (cid:4) longueur maximale entre une station et le hub est de 100 m (cid:4) 30 stations maximum (cid:4) transceiver paire torsadée, intégré à la station (cid:4) Avantages

(cid:4) centralisation des équipements, «plus sécurisé» (cid:4) câble universel (cid:4) utilisé pour pré-câbler les bâtiments

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Matériel et câblage

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Matériel et câblage

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Matériel et câblage (10 baseF)

(cid:4) La fibre optique est utilisée en point à point (segment de liaison) ou en étoile avec un transceiver en bout de branche qui réalise la transformation optique-électrique.

(cid:4) support onéreux (cid:4) plusieurs types :

(cid:4) FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) : segment de liaison limité à 1000m

entre deux répéteurs,

(cid:4) 10Base-FL (Fiber Link) : remplace la spécification FOIRL;

(cid:4) lien full duplex jusqu'à 2000 m; limité à 1000 m si utilisé avec un

segment FOIRL; peut être utilisé entre 2 stations ou entre une station et un répéteur.

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Matériel et câblage (Fibre optique)

HUB 10Base FL

Répéteur

MAU

TX RX

10 BaseFL MAU

AUI (vers station)

(cid:4) 10Base-FB (Fiber Backbone): segment de liaison entre hubs dont la longueur peut atteindre 2000 m. Il est généralement utilisé dans les grands backbones. (cid:4) 10Base-FP (Fiber Passive), relie plusieurs stations à une fibre optique sans répéteur; ce segment est limité à 500 m. Généralement une étoile 10Base-FP relie 33 stations.

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Matériel et câblage : les répéteurs

• Un réseau Ethernet est composé de plusieurs segments interconnectés

via des répéteurs

• Un répéteur est un dispositif actif non configurable • Équipement de la couche 1 • Permet d'augmenter la distance entre deux segments Ethernet • Reçoit, amplifie et retransmet les signaux.

10base 5

(cid:4) Distance Maxi(A,B) = 500m (cid:4) Distance Maxi(A,C) = 1000m

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Matériel et câblage : les répéteurs

•

indépendant du protocole (fonctionne au niveau bit, ne connaît pas la trame) et ne procède à aucun filtrage (ne diminue pas la charge du réseau)

• se connecte comme une station : câble de transceiver + transceiver (emplacement tous les 2,5 m dans 10base5),

• détecte les collisions et les propage (jam), • remet en forme les signaux électriques, • complète les fragments,

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Matériel et câblage : les concentrateurs

• Un concentrateur (répéteur multi-ports, hub) a une fonction de répéteur • Tout signal entrant par un port est regénéré, resynchronisé et envoyé sur tous

les autres ports

• Hub plat : 8, 16, 24, 32 ports • peuvent être «empilables» (un seul domaine de collision) • permet de mixer différents médias (paire torsadée, AUI, câble coaxial, fibre

optique)

• Un concentrateur peut être composé d'un châssis pouvant contenir N cartes

– Peut comprendre un agent SNMP – Carte dans châssis : 8,16,24 ports.

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Matériel et câblage : les concentrateurs

10Base2

Fibre optique

10Base5 (AUI)

Hub Multi-média

10BaseT

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Matériel et câblage: répéteurs et hubs

Hub multi Protocole (3com)

Répéteur/adaptateur (UNICOM)

Mini hubs (Hewleet Packard)

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Ethernet : Règle des quatre répéteurs

• Quatre répéteurs ou concentrateurs au maximum sont autorisés entre deux

ordinateurs du réseau

• Car : (délai répéteurs + délai câble + délai carte )x2 < délai maximal entre

deux hôtes

• L’utilisation de plus de 4 répéteurs peut induire au dépassement du délai

maximal

• Cette règle dans Ethernet est aussi appelée règle 5-4-3-2-1

• 5 segments de réseau • 4 répéteurs • 3 segments maximum peuvent être remplis entre deux machines • 2 segments constituent des segments de liaison • 1 domaine de collision

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Exemple d’un réseau Ethernet

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Matériel et câblage : les ponts

• dispositif actif (pont filtrant, bridge) • permet d'augmenter la distance maximum entre deux stations • permet de diminuer la charge du réseau

• les trames A<-->B ne sont pas transmises sur le segment 2 •les trames C<-->D ne sont pas transmises sur le segment 1, •Table de correspondance entre adresses de machines et numéro de segment : apprentissage •la distance entre A et D est en théorie illimitée avec ponts et segments en cascade (contrainte de Round Trip Delay contournée), •les collisions sont filtrées.

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Segment 1

Segment 2

Règles de câblage structuré

• Equipements reliés à des liaisons point à point qui convergent vers des locaux où l’interconnexion est effectuée

• immeubles pré-câblés pour la transmission des données • câblage qui s’adapte aux différents types de réseaux • les câbles vont d’un bureau vers un panneau de brassage • De ce panneau partent d’autres câbles vers les équipements

d’interconnexion (Ethernet, Token Ring)

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1. Blanc/vert 2. Vert 3. Blanc/orange 4. Bleu 5. Blanc/Bleu 6. Orange 7. Blanc/marron 8. Marron

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Connecteurs RJ45 : normes

1. Blanc/Orange 2. Orange 3. Blanc/Vert 4. Bleu 5. Blanc/Bleu 6. Vert 7. Blanc/marron 8. Marron

Règles de câblage structuré

(3m)

(90m)

(6m)

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Règles de câblage structuré

• Le câble peut être acheminé en le montant sur le mur et en le rattachant

avec des autocollants

• Mais, il risque de subir des chocs ou des tractions • Passer plutôt les câbles dans des canalisations

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Règles de câblage structuré

(cid:1) Point de jonction pour le câblage et l’équipement de

câblage servant à connecter

les équipements d’un LAN (cid:1) Il est constitué :

•Des tableaux de connexion

•Des boîtiers de câblage

•Des hubs

•Des commutateurs

•Des ponts

•Des routeurs

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Exploitation du réseau Ethernet

Problème principal: identifier la cause des dysfonctionnements (câblage

et charge) la majorité des pannes – manque de bouchon – coupure du câble – clou dans le câble coaxial

– Solutions empiriques

• suivre le parcours du câble • dresser une carte du réseau et la mettre à jour régulièrement

– Outils puissants

• analyseurs simples, • sondes, valise de tests

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Exploitation du réseau Ethernet

• La charge (Ethernet est un réseau à diffusion et à débit fixe

– niveau de performance inversement proportionnel au nombre d'acteurs – plus on est nombreux à parler, moins on a de bande , plus le réseau est dégradé

jusqu'à l'écroulement possible

• Les solutions

–

segmenter le réseau : une valeur raisonnable en débit constant se situe autour de 2 Mb/s. identifier des raisons de charge anormale : utiliser un analyseur (analyse la charge et identifie l'auteur de la charge anormale).

– mesurer le taux de collisions moyen du réseau; si celui-ci est trop élevé (au

delà de 10% des trames transmises)

vérifier le matériel (transceiver, répéteur, etc),

• • analyser chaque segment, • envisager une nouvelle segmentation.

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Exploitation du réseau Ethernet

Les outils •

les analyseurs : matériels spécifiques (logiciel + PC avec carte ethernet dédiée) qui permettent

• d'identifier des coupures de câble • d'espionner les trames émises sur le réseau, les enregistrer, les visualiser (décodage

des protocoles)

• de mesurer le comportement du réseau (charge, collisions, erreurs, ...) et établir des

statistiques

• de générer du trafic sur les segments auxquels ils sont connectés.

•

sondes : fonctionnalité de l'analyseur mais accessibles (interrogeables à distance) partout sur le réseau les valises de tests : équipements qui permettent d'effectuer des tests liés au câblage : continuité, atténuation, RTD, qualité de la transmission.

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Conclusion

•

• Ethernet est le réseau le plus répandu au monde •

se construit comme un mécano avec des pièces normalisées et disponibles auprès de nombreux fabricants certains problèmes sont connus, la plupart n'étaient pas considérés comme tels au départ – sécurité, – confidentialité, – protection contre les utilisateurs, – pas de trame prioritaire.

• Un autre problème est la vitesse du réseau qui trouve ses limites avec les

performances accrues des stations (cid:3) la lutte pour la succession a commencé : Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, etc.

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Ethernet haut débit

Technologies Ethernet

• Ethernet 100 Mb/s

• Gigabit Ethernet (1Gb/s)

• 10 Gigabit Ethernet (10 Gb/s)

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Ethernet 100 Mbps (Fast Ethernet)

• CSMA/CD 100 Mb/s

– Taille minimale de trame = 64 octets – RTD = 5,12µs pour 100Mb/s ; possible dans les réseaux actuels car les distances de câblage sont réduites et les équipements utilisés type pont réduisent la superficie du domaine de collision

– Le format de trame à 100 Mbps est le même que celui à 10 Mbps

• Supports

– Paires torsadées

• 100 base TX: catégorie 5 (100 MHz) ; 2paires • 100 baseT4 : catégorie 3 (16 MHz) ,4 (20 MHz), 5(100 MHz);4paires

– Fibre optique

• 100 base FX => 2 fibres multimode

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Ethernet 100 base FX

• La fibre optique peut être utilisée pour les

applications de backbone, pour les connexions entre étages ou dans les environnements où le bruit est important • Codage utilisé est NRZI • Une paire en fibre optique est associée à