Les réseaux locaux : le protocole Ethernet

PLAN 

○ Emplacement dans le modèle OSI 

○ Rôle de la couche liaison 

○ Organisation de la couche liaison : LLC, MAC 

○ Exemple de protocole de la couche liaison : Ethernet (réseau local) 

○ Service tramage 

○ Adressage MAC 

○ Service contrôle de flux 

○ Service accès canal 

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ARCHITECTURE ET PROTOCOLES RÉSEAUX 

Chapitre 4: Les réseaux locaux: le protocole Ethernet 

Dr. Nejla OUESLATI 

1. U: 2018-2019 

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RÉSEAU LOCAL 

○ LAN: Local Area Network – Réseaux d’entreprise – Connectent les DTE (stations, PC, imprimantes et serveurs,…) d’une entreprise – Taille jusqu’à quelques kilomètres – Quelques Mb/s jusqu’à quelques Gb/s 

○ La gestion du transfert des données dans les LAN ( uniquement couche 1 et 2 du modèle OSI) est contrôlée par les normes IEEE 802. 

○ la norme IEEE 802 comprend plusieurs standards comme IEEE 802.3 pour les réseaux locaux filaires (LAN) ou Ethernet. 

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LA COUCHE LIAISON DE DONNÉES 

○ Unité d’échanges : la trame (un ensemble de bits regroupés pour être transportés. 

○ Equipements: 

 pont (bridge): interconnecte des LAN (équipements réseau 

actifs) ,  commutateurs (switch): interconnecte des équipements 

d’extrémité (ordinateurs par exemple)… 

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DES SOUS-COUCHES POUR LA COUCHE LIAISON 

○ MAC (Medium Access Control): Contrôle d’Accès au Medium : 

 Gestion de l’accès au média physique  Dépend du médium physique 

○ LLC (Logical Link Control): Contrôle Logique de la Liaison 

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SOUS COUCHE MAC : RÔLES 

1. Tramage : 

○ Adressage physique (adresse MAC) 

○ Encapsulation des données 

 Assemblage des trames avant transmission  Décodage des trames à la réception 2. Contrôle d’intégrité: Détection/Correction d’erreurs de type modification: la séquence de bits reçus est différente de celle émise 3. la gestion des accès au canal partagé Adaptation et accès au canal 

 gestion des collisions (-Si deux stations émettent simultanément)  taille maximale de trame La couche MAC est centrale, son rôle est l’optimisation de 

7 l’utilisation du canal 

LA SOUS-COUCHE LLC : RÔLES 

○ La couche LLC n’est pas toujours obligatoire, certains protocoles de niveau 3 l’utilisent, d’autre pas. 

○ Par exemple IP, sur Ethernet, n’emploie pas, par défaut, la couche LLC (mais peut le faire, le choix se fait par paramétrage au niveau du système d’exploitation). 

○ Dans sa version complète, la sous-couche LLC gère: 

 les connexions (Contrôle de la vitesse de transmission, Gestion des Ack)  le contrôle de flux (Élimination de trames dupliquées,…)  les erreurs de type omissions: la séquence de bits envoyée n’est pas 

reçue 

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SERVICE DE LA COUCHE LLC 

○ trois types de services LLC fournis à la couche réseau existent : 

 LLC1 : service sans gestion de connexion et sans 

gestion d’acquittement  LLC2 : service avec gestion de connexion et avec 

gestion d’acquittement  LLC3 : service sans gestion de connexion et avec 

gestion d’acquittement 

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SERVICE TRAMAGE: NOTION DE TRAME 

○ Découpage du train de bits venant de la couche physique en trames 

○ Une trame est une suite structurée de bits 

○ Elle est composée de plusieurs champs de tailles différentes 

○ Les champs et leurs tailles sont définis par les protocoles utilisés 

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SERVICE TRAMAGE: DÉLIMITEURS ET SYNCHRONISATION 

Une trame est caractérisée par début, longueur et fin Il existe quatre techniques pour caractériser le début et la fin d’une trame: 

○ Comptage de caractères (ex. ATM) 

○ Utilisation des caractères spéciaux 

○ Utilisation des fanions (ex. HDLC, PPP) (=> transparence) 

○ Reporter le problème à la couche physique (ex. Token Ring et les codes interdits de Manchester Différentiel) 

Problème de transparence: Les données peuvent contenir les délimiteurs de trames 

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DÉLIMITEURS DE TRAME: COMPTAGE DES CARACTÈRES 

○ Utiliser un champ dans l’entête de la trame qui indique le nombre de caractères qu’elle contient 

○ Lorsque la couche liaison à la réception lit ce champ elle connait le nombre de caractères de la trame 

○ Exemple: 

☹ Problème de synchronisation si la valeur du champ ajouté est modifiée au cours de la transmission. 

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DÉLIMITEURS DE TRAME: MÉTHODE DES CARACTÈRES SPÉCIAUX 

○ Délimiter chaque trame par les séquences de caractères spéciaux:  DLE STX (Data Link Escape Start of TeXt) Placé au début de la trame  DLE ETX (Data Link Escape End of TeXt) Placé en fin de trame 

○ Si la station de destination perd la synchronisation, il lui suffit de chercher les séquences DLE STX et DLE ETX pour retrouver la délimitation des trames 

○ L’émetteur ajoute un caractère de transparence DLE devant tous les DLE de données. 

○ Le récepteur retire tous les caractères DLE ajoutés par l’émetteur Caractères de transparence 

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DÉLIMITEURS DE TRAME: LES FANIONS 

○ Distinguer le début et la fin de la trame par une séquence particulière de bits appelée fanion ou flag. 

○ Des bits de transparence sont ajoutés dans la trame données pour qu’une séquence binaire dans la trame ne corresponde accidentellement au fanion. 

○ Exemple pour la trame HDLC (High Level Data Link Control), le caractère fanion est 01111110, 

○ A l’émission: on insère un bit de transparence 0 après 5 bits 1 consécutifs dans le contenu. 

○ A la réception: le 0 qui succède a 5 bits 1 consécutifs est supprimé. On interdit donc l’émission de plus de 5 éléments binaires de valeur 1 sauf pour la délimitation de trames. ☺permettre la transmission de trames de longueur variable, sans limitation 

Données: 

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Trame délimitée 

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LE STANDARD ETHERNET 

○ Les normes Ethernet définissent à la fois les protocoles de la couche 2 et les technologies de la couche 1 

○ Initialement conçu par Xerox sur un canal partagé 

○ Normalisé en 1981 comme IEEE 802.3 

○ Deux variantes incompatibles 

 Ethernet-II  IEEE 802.3 

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MODES PARTAGÉ ET COMMUTÉS 

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○ mode partagé: Ethernet classique (10 base 2) 

○ utilisant des concentrateurs sur étoile ou répéteurs sur bus) 

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○ Mode commuté: Ethernet commuté (XbaseT ou XbaseF) 

○ Utilisation des switchs au lieu des concentrateurs 

○ Plus cher 

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○ fonctionne en broadcast half-duplex sur des câbles coaxiaux à un débit de 10 Mbit/s – Possibilité de collisions – Mauvaises performances en cas de charge élevée – Temps de transmission non déterministe – Contraintes de la taille maximale du réseau 

○ fonctionne en point à point full-duplex sur des paires torsadées ou fibres optiques à un débit allant jusqu’à 1Gbit/s – Sans collisions – Débit de transmission dédié – Temps de transmission déterministe – Chaque terminal est directement connecté à un commutateur 

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SNAP 

type>= 1536 (0x0600) Ethernet II 

type<= 1500 (0x05DC) IEEE802.3 

IEEE802.3 

LES 2 TYPES DE TRAMES ETHERNET 

6 bytes 6 bytes 2 bytes 46-1500 bytes 4 bytes 

S.MAC 

Length 

LLC 

Data

FCS 

Deux types de formats de trame existent pour les réseaux Ethernet selon la valeur en hexa du champ « type » indiquant le protocole de la couche réseau : Ethernet II et Ethernet IEEE 802.3 la norme Ethernet II représentent la majorité de toutes les trames des réseaux Ethernet 

TRAME ETHERNET II 

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Source MAC address. 

Longueur max des données 

Destination MAC address. 

IP 2048 (0x0800) 

0x0800 

0x0800 

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ARP 2054 (0x0806) 

• Le type de trame Ethernet II est associé aux protocoles avec une 

valeur du champ « Type » supérieure à 1536 (0x600). 

0x0806 

• FCS (Frame Check Sequence ): séquence de contrôle d’intégrité 

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Host A Host B 

Ethernet II 

D.MAC 

(Frame Check Sequence ): séquence de contrôle d’intégrité 

S.MAC 

Data 

FCS 

LA SIGNIFICATION DES DIFFÉRENTS CHAMPS 

• La taille de toute la trame (sans préambule ni délimiteur) varie entre 64 et 1518 octets 
• La taille du champ donnée varie entre 46 et 1500 

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○ Préambule : 56 bits = 7 X (1010101010), permet la ‘synchronisation de la communication entre émetteur et récepteur. 

○ Délimiteur de début de trame (Start Frame Delimiter) : 8 bits = 10101011; permet la ‘synchronisation trame/caractère’. 

○ Adresse (6octets) individuelle/multicast/broadcast :adresse MAC fixée par le constructeur de la carte et elle est unique 

○ Type: 2 octets représentés sous la forme hexadécimale qui indiquent le type de protocole (de la couche réseau) véhiculé dans la trame :XX-YY ou XXYY. Exemple: 

 0800 protocole IP,  6DD protocole IPv6,  0806 protocole ARP,  0835 protocole RARP 

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LES CHAMPS D’UNE TRAME ETHERNET IEEE 802.3 

○ Longueur du champ de données : valeur comprise entre 1 et 1500, indique le nombre d’octets des données 

○ Padding : contenu sans signification complétant une trame dont la longueur des données est inférieure à 46 octets. 

○ FCS : Frame Check Sequence : séquence de contrôle basée sur un CRC polynomial de degré 32. 

○ La trame Ethernet ne contient pas de fanion de fin car elle est suivie d’un signal obligatoire (intervalle inter-trames IFG égal à 9,6 ms) et que sa longueur est codée dans le champ longueur. 

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TRAME IEEE802.3 

• Pas trop utilisée 

6 bytes 6 bytes 2 bytes 38-1492 bytes 4 bytes 

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0x03 3 (0x03) 

• Le type de trame IEEE 802.3 est associé à des protocoles 

avec une valeur de type inférieure à 1500 (0x05DC) 

• Les réseaux locaux multi-accès basés sur Ethernet utilisent un 

adressage MAC (Media Access Control) pour distinguer et 

communiquer les hôtes. 

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TRANSMISSION DE LA TRAME 

D.MAC 

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