11 avril 2023 1

Initiation aux réseaux locaux

Licence InformatiqueUniversité de Pau et des Pays de

l ’Adour

Jean-Michel Bruel

11 avril 2023 2

Plan

ISO / IEEE Ethernet CSMA/CD Token Ring

11 avril 2023 3

ISO / IEEE

application

présentation

session

transport

réseau

liaison

physique ARP RARP

IP

UDP TCP

ping FTP TFTP BOOTP

ICMP

carte

11 avril 2023 4

ISO / IEEE

ISO : un modèle IEEE : des normes (comité 802)

application

présentation

session

transport

réseau

liaison

physique ARP RARP

IP

UDP TCP

ping FTP TFTP BOOTP

ICMP

carte liaison

physique

OSI IEEE

physique

MAC

LLC

11 avril 2023 5

IEEE 802

physique

MAC

LLC

connexion au support

support physique

LAP B X25datagramme sans acquittementdatagramme avec acquittement

paires torsadéescâbles coaxiauxfibre optique

BNCHubstranceivers

CSMA/CDToken RingDQDB FDDI

11 avril 2023 6

Ethernet

Collision et concentrateurs (Hubs) ARP et RARP Interconnexion de réseaux

– switchs– routeurs

11 avril 2023 7

Ethernet : historique

développé par Xerox années 1970s normalisé par IEEE dans les années

1980s IEEE 802.3

11 avril 2023 8

Ethernet : architecture classique carte « Ethernet » paires torsadées boîtier de raccordement : concentrateur

(hub) éventuellement plusieurs hubs reliés toutes les machines émettent sur le

même réseau physique => collisions

11 avril 2023 9

Ethernet : architecture originale

R. Metcalfe (1976)

11 avril 2023 10

Ethernet : exemple

124mozart

105bach

37vivaldi

y

x,y|«hello»x

z

11 avril 2023 11

Ethernet : fonctionnement encodage bits signal émission du signal vers le hub répétition et diffusion par le hub du signal aux

autres machines identification de chaque paquet => adresse

Ethernet (48 bits) inscrite « en dur » dans la carte débits

– « 10 baseT » à 10Mbps – « Fast Ethernet » à 100 Mbps– « Gigabit Ethernet à 1Gbps

11 avril 2023 12

Ethernet : cablâge 10 base 5 (« thick Ethernet ») :

– câble coaxial (jaune) 1,27cm de diamètre– 500m maxi terminé par des résistances– stations reliées par un cordon AUI (Attachement Unit

Interface) + Transceiver + prise « vampire » 10 base 2 (« thin Ethernet ») :

– câble coaxial (noir)– moins résistant mais moins cher– prises BNC en T reliée à la carte

10 base T (Twisted pair)– pair torsadée (prise RJ 45) reliée à un hub– le hub doit être alimenté électriquement

11 avril 2023 13

Ethernet : cablâge (suite)

11 avril 2023 14

Ethernet : gestion des collisions émission chacun son tour dès que 2 signaux arrivent en même temps au

hub :– le hub signal à tous la détection d’une collision– ceux qui transmettent arrêtent– ils attendent un temps aléatoire– avant de réémettre à nouveau

une machine n’émet pas si quelqu’un d’autre est en train d’émettre

Medium Access Control : CSMA/CD

11 avril 2023 15

Ethernet : trouver les adresses paquet émis : adresse « réseau » du destinataire adresse = localisation de la machine relation adresse réseau adresse carte

Ethernet? Résolution d’adresse:

– méthode statique– ARP– RARP

11 avril 2023 16

Ethernet : résolution d’adresse chaque machine à un « numéro » (adresse

réseau) ce numéro est donné par l’administrateur réseau

(unicité!) cette adresse est configurée sur chaque machine la liste des correspondances est aussi sur chaque

machine

-------list

--------124: y105: z-------

x,y|«hello»

x

11 avril 2023 17

Ethernet : ARP la liste des correspondances est dynamique lors d’une émission on cherche dans la table

– si oui, OK– si non, on émet en broadcast « qui est xxx? »– xxx répond « c’est moi » et on peut ainsi récupérer son

adresse Ethernet

--------list

----------------

x,124|«hello»

xx,all|«124?»

y,x|«moi»

11 avril 2023 18

Ethernet : ARP (suite) la liste des correspondances est dynamique lors d’une émission on cherche dans la table

– si oui, OK– si non, on émet en broadcast « qui est xxx? »– xxx répond « c’est moi » et on peut ainsi récupérer son

adresse Ethernet

--------list

--------124: x--------

xx,y|«hello»

11 avril 2023 19

Ethernet : RARP machines sans disques au boot, émission d’un message « qui suis-je? » le serveur lui répond en lui indiquant, à partir de

son adresse Ethernet, son adresse réseau etc.

x,all|«help»x

??????

serv,x|«124/mozart»

11 avril 2023 20

Ethernet : RARP machines sans disques au boot, émission d’un message « qui suis-je? » le serveur lui répond en lui indiquant, à partir de

son adresse Ethernet, son adresse réseau etc.

x,all|«help»x

124mozart

serv,x|«124/mozart»

11 avril 2023 21

Interconnexions de réseaux

nombre de stations et distances limitées (performances)

donc interconnexion de « sous-réseaux » :– switchs (ponts)– routeurs

11 avril 2023 22

Ethernet commutés (switchs)

plusieurs paquets transmis en même temps (à condition que paires de ports E/S différentes!)

S

D

11 avril 2023 23

Ethernet commutés (switchs)

émission de S vers E1 source S | destination D

S

D

11 avril 2023 24

Ethernet commutés (switchs)

le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un

port de sortieS

D

11 avril 2023 25

Ethernet commutés (switchs)

le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un

port de sortieS

D

11 avril 2023 26

Ethernet commutés (switchs)

le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un

port de sortieS

D

11 avril 2023 27

Ethernet commutés (switchs)

le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un

port de sortieS

D

11 avril 2023 28

Ethernet commutés (switchs)

le routeur se base sur l’adresse « réseau » il modifie l’adresse Ethernet des paquets

RouterD

r1

r3

r2

E1

S

E3

E2

11 avril 2023 29

Ethernet commutés (switchs)

S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur

RouterD

r1

r3

r2

S

s,r1|S,D|data

E3

E2

11 avril 2023 30

Ethernet commutés (switchs)

S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur

RouterD

r1

r3

r2

S

E3

E2

11 avril 2023 31

Ethernet commutés (switchs)

S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur

RouterD

r1

r3

r2

S

Table routage------------D:E2 G:E3------------

Table E2------------D:d ...

------------

E3

E2

11 avril 2023 32

Ethernet commutés (switchs)

S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur

Dr1

r3

r2

S

r2,d|S,D|data

E3

E2

11 avril 2023 33

Ethernet commutés (switchs)

S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur

Dr1

r3

r2

S

E3

E2

11 avril 2023 34

Eléments du modèle 802

environnement multi-stations plusieurs liaisons logiques même support physique LLC

– service sans connexion– service avec connexion– acquittement de trames sans connexion

MAC

11 avril 2023 35

Contrôle d’accès au canal (MAC) Initialisation Equité et gestion des priorités Exclusion mutuelle Réception correcte Détection et récupération d’erreurs Reconfiguration Robustesse Compatibilité

11 avril 2023 36

Contrôle d’accès au canal

Le parallèle : partage du temps de parole dans une assemblée :– président de scéance (polling)– attribution de temps de parole fixé à l’avance

(TDMA)– faire circuler un droit de parole (jeton)– laisser parler un orateur « équitable »

(CSMA/CD)– plus grande geule!– etc.

11 avril 2023 37

Contrôle d’accès au canal

Contrôle centralisé par polling– digibus, bus 1553-B, IEEE 488, FIP, …– plus tellement utilisé– 1 machine responsable des temps de

parole– mécanismes de reprise (redondance)– échanges prédéfinis => table de

scrutation

11 avril 2023 38

Contrôle d’accès au canal

Réservation statique– une unité génératrice fournit une

synchronisation– la trame est découpée en sous-trame– chaque sous-trame est allouée à une

station– Time Division Multiplexing Access

11 avril 2023 39

Contrôle d’accès au canal

CSMA/CD– une station écoute avant d’émettre– si 2 stations émettent => collision– une seule trame à un instant donné– toutes les statinos reçoivent la trame

émise

11 avril 2023 40

L’adressage 802

plusieurs stations => adresse destinataire adresse sur 16 bits pour un réseau isolé adresse sur 48 bits pour des réseaux

interconnectés le mode d’adressage permet l’émission vers

:– une station (unicast)– un groupe de station (multicast)– toutes les stations (broadcast = ff:ff:ff:ff:ff:ff)

11 avril 2023 41

L’adressage 802 (suite)

adresse sur 16 bits

– I/G = 0 adresse Individuelle de station– I/G = 1 adressage de Groupe

I/G1 bit

15 bits adresse constructeur

11 avril 2023 42

L’adressage 802 (suite)

adresse sur 48 bits

– I/G = 0 adresse Individuelle de station– I/G = 1 adressage de Groupe– U/L = 0 adressage international (Universelle)– U/L = 1 adressage propre (Locale)– 22 bits constructeur : ISO/IEEE– 24 bits de série : constructeur

I/G1 bit

U/L1 bit

46 bits adresse :• 22 bits constructeurs• 24 bits numéro de série

11 avril 2023 43

Délai de propagation sur un bus somme de 4 délais :

– sur le câble physique• longueur du câble / vitesse de propagation

– temps de traversée des équipements d’émission et de réception

– temps sur le câble de raccordement et de connectique

– temps de traversée des éventuels répéteurs

11 avril 2023 44

Délai de propagation (suite)

p = d1+2*(d2+d3)+i*d4

notion de «tranche canal»

silence inter-message (pour les échos éventuels)

d1

d2

d3

d4

11 avril 2023 45

CSMA/CD

Transmission sans problème

S1 S2 S3

Instant T0 : S1, S2, S3 n’ont rien à transmettre

11 avril 2023 46

CSMA/CD

Transmission sans problème

S1 S2 S3

Instant T1 : S1 veut transmettre

11 avril 2023 47

CSMA/CD

Transmission sans problème

S1 S2 S3

Instant T1 + DI : S1 commence à transmettre

11 avril 2023 48

CSMA/CD

Transmission sans problème

S1 S2 S3

Instant T1 + DI + DPS1S2 : S2 reçoit

11 avril 2023 49

CSMA/CD

Transmission sans problème

S1 S2 S3

Instant T1 + DI + DPS1S3 : S3 reçoit

11 avril 2023 50

CSMA/CD

Transmission sans problème

S1 S2 S3

Instant T2 : S1 cesse d’émettre

11 avril 2023 51

CSMA/CD

Transmission sans problème

S1 S2 S3

Instant T2 +

11 avril 2023 52

CSMA/CD

Transmission sans problème

S1 S2 S3

Instant T2 + DPS1S2 : S2 cesse de recevoir

11 avril 2023 53

CSMA/CD

Transmission sans problème

S1 S2 S3

Instant T2 + DPS1S3 : S3 cesse de recevoir

11 avril 2023 54

CSMA/CD

Nécessité du délai inter-trame

S1 S2 S3

Instant T0 : S1, S2, et S3 n’ont rien à transmettre

11 avril 2023 55

CSMA/CD

Nécessité du délai inter-trame

S1 S2 S3

Instant T1 : S1 veut transmettre et sans délai, S1 commence à transmettre

11 avril 2023 56

CSMA/CD

Nécessité du délai inter-trame

S1 S2 S3

Instant T1 + DPS1S2 : S2 reçoit

11 avril 2023 57

CSMA/CD

Nécessité du délai inter-trame

S1 S2 S3

Instant T1 + DPS1S3 : S3 reçoit

11 avril 2023 58

CSMA/CD

Nécessité du délai inter-trame

S1 S2 S3

Instant T2 : S2 veut transmettre!

11 avril 2023 59

CSMA/CD

Nécessité du délai inter-trame

S1 S2 S3

Instant T3 : S1 cesse de transmettre

11 avril 2023 60

CSMA/CD

Nécessité du délai inter-trame

S1 S2 S3

Instant T3 + DPS1S2: S2 cesse de recevoirS2 détecte la passivité du support et commence à émettre!

11 avril 2023 61

CSMA/CD

Nécessité du délai inter-trame

S1 S2 S3

Instant T3 + DPS1S3: S3 cesse de recevoir les données de S1et reçoit les données de S2 sans pouvoir faire la différence!

11 avril 2023 62

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 : S3 veut transmettre et commence son décompte

11 avril 2023 63

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + : S1 veut transmettre et commence son décompte

11 avril 2023 64

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + DI : S3 commence à transmettre

11 avril 2023 65

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + + DI : S1 commence à transmettre

11 avril 2023 66

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + DI + DPS3S2 : S2 commence à recevoir

11 avril 2023 67

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + DI + DPS3S2 + : collision

11 avril 2023 68

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + + DI + DPS1S2 : S2 détecte la collision S2 arrête la réception

11 avril 2023 69

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + DI + DPS3S1 : S1 détecte la collision S1 transmet la trame « abandon »

11 avril 2023 70

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + + DI + DPS3S1 : S3 détecte la collision S3 transmet la trame « abandon »

11 avril 2023 71

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + DI + DPS3S1 + émission TA : S1 backoff S1 arrête de transmettre

11 avril 2023 72

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + + DI + DPS3S1 + émission TA : S3 backoffS3 arrête de transmettre et détecte l’état passif

11 avril 2023 73

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + + DI + DPS3S1 + émission TA + DPS2S3:S2 détecte l’état passif

11 avril 2023 74

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + + DI + DPS3S1 + émission TA + DPS1S3:S1 détecte l’état passif

11 avril 2023 75

CSMA/CD

Illustration de l’occurrence d’une collision

S1 S2 S3

Instant T1 + + DI + DPS3S1 + émission TA + DP :l’état passif est détecté par tous

11 avril 2023 76

Traitement des collisions calcul d’un délai de pénalité algorithme du backoff tirage aléatoire d’un nombre n

– si nombre de collisions consécutives NCC [1..10] alors :0 n < 2NCC

– si nombre de collisions consécutives NCC [10..16] alors :

0 n < 210

– si 16 collisions consécutives => erreur non recouvrable

délai de pénalité = n * temps de propagation(512 bits)

11 avril 2023 77

Traitement des collisions (exemple) Exemple avec 2 stations :

– 1ère collision S1/S2probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.5

– 2ème collision S1/S2probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.25

– 3ème collision S1/S2probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.125

– 4ème collision S1/S2probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.0625

11 avril 2023 78

Trame IEEE 802 (RFC 1042)

10101010...

10101010

10101011

préambule

délimiteur (SDF)

adresse destination

adresse source

longueur/type LLC

données

PAD

CRC

7

1

6

6

2

4

46-0

0-1500

11 avril 2023 79

La sous-couche LLC

Logical Link Control IEEE 802.2 LPDU (paquet encapsulé) Contrôle des erreurs et du flux 3 services :

– type 1 : non garanti en mode non connecté– type 2 : échange fiable mode connecté– type 3 : accusé de réception en mode non

connecté

11 avril 2023 80

Internet

exemple OSPF et BGP TCP Applications client/serveur

11 avril 2023 81

ATM

caractéristiques routage contrôle de la QoS

11 avril 2023 82

Achitecture TCP/IP

application

présentation

session

transport

réseau

liaison

physique ARP RARP

IP

UDP TCP

ping FTP TFTP BOOTP

ICMP

carte