Département Informatique Les Réseaux Informatiques Couche Liaison Protocole Ethernet Laurent JEANPIERRE.

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1 Département Informatique Les Réseaux Informatiques Couche Liaison Protocole Ethernet Laurent JEANPIERRE

2 Département Informatique 2 Information préalable Ce cours est disponible sur le wiki En général un peu avant le CM http://www.iutc3.unicaen.fr/c3/... …/LaurentJeanpierre http://foad2.unicaen.fr/moodle/course/http://foad2.unicaen.fr/moodle/course/... …/view.php?id=641

3 Département Informatique 3 Contenu du cours Rappels / Historique Notion de trame réseau Adressage Début/Fin de trame Gestion des erreurs Le cas Ethernet Acquisition du canal Temps de réponse/réactivité Conclusion

4 Département Informatique 4 Rôle de la couche Liaison Couche liaison de données Allocation du canal Données  Trame Trame  bits  couche 1 Couche 1  bits  trame Adressage physique Qui est concerné ? Gestion des erreurs Détection ? Correction ? Couche Physique LLC MAC

5 Département Informatique 5 Historique d’Ethernet 1980 : Première version « Blue Book » Digital, Intel, et Xerox 10 Mbit/s Bus en 10Base5 1982 : Seconde version 1985 : Norme IEEE 802.3 1993 : Norme IEEE 802.3u  100 Mbit/s

6 Département Informatique 6 Objectifs du protocole Liaison de données à 10 Mbit/s Faible coût Réseau égalitaire Pas de priorité Pas de censure Erreur souhaitée < 1.10 -8 < 1 bit faux pour 100 000 000 bits envoyés

7 Département Informatique 7 Principes de fonctionnement Topologie en bus, Pas de boucle Communication en bande de base Pas de modulation  Simplicité 1 baud = 1 bit/s Transfert par diffusion passive Circulation autonome des données Chaque station reçoit toutes les données Pas de trames simultanées

8 Département Informatique 8 Contenu du cours Rappels / Historique Notion de trame réseau Adressage Début/Fin de trame Gestion des erreurs Le cas Ethernet Acquisition du canal Temps de réponse/réactivité Conclusion

9 Département Informatique 9 Notion de trame Chaque station reçoit toutes les données Emetteur d’une trame ? Destinataire d’une trame ? Ajout d’un bordereau d’envoi Entête de trame Adresse destination Adresse source Notion de trame structurée

10 Département Informatique 10 Trame de données Données@ Source@ Destination Adresses MAC

11 Département Informatique 11 Contenu du cours Rappels / Historique Notion de trame réseau Adressage Début/Fin de trame Gestion des erreurs Le cas Ethernet Acquisition du canal Temps de réponse/réactivité Conclusion

12 Département Informatique 12 Reconnaissance des trames Reconnaître le début de trame ? Pas de données, pas de signal ? Présence de signaux transitoires Synchronisation récepteur/émetteur Nécessité d’un préambule Ensemble d’octets connus Permet de synchroniser les horloges Ne transmet pas d’information  perte non gênante

13 Département Informatique 13 Trame de données Données@ Source@ DestinationPréambule

14 Département Informatique 14 Le préambule Réception du préambule en cours de route Déjà commencé (transitoires) Depuis quand ? Nécessité de marquer la fin du préambule Insertion d’un « Start Frame Delimitor » Caractère spécial Suit le préambule Précède les données

15 Département Informatique 15 Trame de données Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD

16 Département Informatique 16 Comment reconnaître la fin de trame ? Plus de données ? Selon le code utilisé, pas toujours possible Présence de signaux transitoires Solutions Marqueur de fin SONET / SDH Longueur de trame Norme 802.3 Reconnaissance des trames (2)

17 Département Informatique 17 Trame de données Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD Norme 802.3 Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD Norme Ethernet II Long Type

18 Département Informatique 18 Contenu du cours Rappels / Historique Notion de trame réseau Adressage Début/Fin de trame Gestion des erreurs Le cas Ethernet Acquisition du canal Temps de réponse/réactivité Conclusion

19 Département Informatique 19 Le problème des erreurs Ajout de bruit au signal Modifie les données Réductible, mais inévitable  Ajout de redondance avant émission Code détecteur d’erreur (CRC) Recalcul à la réception Différence  modification données  destruction de la trame endommagée  Silence inter – trames de 9,6  s Impossible de mélanger deux trames

20 Département Informatique 20 Trame de données Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD Norme 802.3 Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD Norme Ethernet Long Type CRC

21 Département Informatique 21 Contenu du cours Rappels / Historique Notion de trame réseau Adressage Début/Fin de trame Gestion des erreurs Le cas Ethernet Acquisition du canal Temps de réponse/réactivité Conclusion

22 Département Informatique 22 Le cas Ethernet Codage Manchester Préambule : 7 octets 10101010 = AA h Donnée régulière  synchronisation des horloges Start Frame Delimitor : 1 octet 10101011 = AB h Fin du préambule, début des données

23 Département Informatique 23 Le cas Ethernet (2) Informations

24 Département Informatique 24 Adresses MAC Norme 802.3 6 octets 3 octets constructeur 3 octets numéro de série  adresse UNIQUE au monde 1 Adresse de Broadcast (diffusion) FF-FF-FF-FF-FF-FF

25 Département Informatique 25 Trame de données Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD Norme 802.3 Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD Norme Ethernet Long Type CRC 7 octets16624

26 Département Informatique 26 Bilan La couche 3 envoie un paquet de données La couche LLC crée une trame avec Adresse Destination Adresse Source Type/Longueur des données Les données La couche MAC Calcule le CRC Ajoute Préambule, SFD et CRC à la trame Envoie à la couche physique

27 Département Informatique 27 Contenu du cours Rappels / Historique Notion de trame réseau Adressage Début/Fin de trame Gestion des erreurs Le cas Ethernet Acquisition du canal Temps de réponse/réactivité Conclusion

28 Département Informatique 28 Acquisition du canal Le problème : Chaque machine peut utiliser le canal Pas d’arbitre donnant la parole Comment ne pas parler simultanément ? La solution Ethernet/802.3 CSMA : Carrier Sensing Multiple Access « Conversation civilisée » On n’interrompt pas une communication On écoute, on attend la fin, et on enchaîne

29 Département Informatique 29 Collision, vous avez dit collision ? DTE1DTE2 Collision ! DTE2 voit la collision DTE1 ne voit rien !

30 Département Informatique 30 Comment faire ? Méthode CSMA / CD CSMA with Collision Detection Chaque station vérifie son message Si collision Arrêt d’émission Attente aléatoire Ré-émission

31 Département Informatique 31 Collision inaperçue Dans l’exemple: DTE2 voit la collision DTE1 ne voit rien DTE2 ré-émet sa trame, puisque collision DTE1 en reçoit une deuxième copie !!!  Eviter les collisions discrètes Eviter les trames trop courtes Limiter la longueur du réseau

32 Département Informatique 32 La solution Ethernet La norme impose : Round-Trip-Delay < 50  s. A 10 Mbit/s, 50  s  62,5 octets >64 octets  Détection de collision garantie 1 trame contient au moins 72 octets 26 octets de protocole 46 octets de données minimum Si moins de 46 octets à envoyer : Padding (ajout d’octets de bourrage) Ex : requête ARP = 28 octets + 18 padding

33 Département Informatique 33 Contenu du cours Rappels / Historique Notion de trame réseau Adressage Début/Fin de trame Gestion des erreurs Le cas Ethernet Acquisition du canal Temps de réponse/réactivité Conclusion

34 Département Informatique 34 Temps de réponse Les applications interactives : Un utilisateur transfère de gros fichiers Un autre utilisateur effectue un « telnet ». Chaque touche est envoyée au serveur Le serveur renvoie une réponse (écho à l’écran) Une trame sur le réseau à chaque instant !  Il faut attendre son tour !  Inacceptable

35 Département Informatique 35 Le MTU La norme IP impose : Maximum Transfer Unit octets par paquets. Le MTU dépend du réseau Internet ≥ 576 octets Ethernet = 1500 octets SLIP = 296 octets Définition d’un « MTU de chemin » Le minimum des MTU de chaque segment traversé

36 Département Informatique 36 Trame de données finale Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD Norme 802.3 Données@ Source@ DestinationPréambuleSFD Norme Ethernet Long Type CRC 7 octets1662446  1500

37 Département Informatique 37 Contenu du cours Rappels / Historique Notion de trame réseau Adressage Début/Fin de trame Gestion des erreurs Le cas Ethernet Acquisition du canal Temps de réponse/réactivité Conclusion

38 Département Informatique 38 802.3 Vs Ethernet Les deux protocoles sont compatibles Adresses aux mêmes endroits « type » Ethernet NON COMPATIBLE longueur de trame 802.3  Confusion impossible 0800 h : Datagramme IP (2048 octets) 0806 h : Protocole ARP (2054 octets) 8035 h : Protocole RARP (>32Ko)

39 Département Informatique 39 Services de couche 1 utilisés Transmission en bande de base La couche physique offre des services : Envoi d’un bit Réception d’un bit Canal libre ? Collision ?

40 Département Informatique 40 Evolution vers 100 Mbit/s et + Le Round-Trip-Delay est réduit à 5  s Problèmes : Mélange de stations de vitesses différentes Plus débit augmente, plus efficacité diminue  Augmenter le MTU Ethernet : MTU=1500 IPv4 supporte les MTU<=64K Jumbo Frames : MTU=9000 Décembre 95 : IPv6, Jumbograms > 64K

41 Département Informatique 41 Quelques Références sur le Web RFCs www.rfc-editor.org Cours de l’UREC (CNRS) www.urec.cnrs.fr/cours/ Institut Copernic : www.institut-copernic.com/cours/réseau/ IUT Bezier : cb.iutbeziers.univ-montp2.fr/Cb/Cours/Reseaux/ NETS : www.scd.ucar.edu/nets/presentations/ INFOCOM : infocom.cqu.edu.au/Courses/2002/T3/COIT13146/Ressources/… …/Lectures