Initiation aux réseaux locaux

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1 Initiation aux réseaux locaux
Licence Informatique LI5 - Réseaux Initiation aux réseaux locaux Licence Informatique Université de Pau et des Pays de l ’Adour Jean-Michel Bruel 1999/2000

2 Plan ISO / IEEE Ethernet CSMA/CD Token Ring 30.03.17
Licence Informatique LI5 - Réseaux Plan ISO / IEEE Ethernet CSMA/CD Token Ring Réseaux connus : Ethernet et Internet On va pas rentrer dans les détails (plus tard) 1999/2000

3 ISO / IEEE application présentation ping FTP TFTP BOOTP session
transport TCP UDP réseau ICMP IP liaison RARP carte ARP physique

4 ISO / IEEE ISO : un modèle IEEE : des normes (comité 802) liaison LLC
application présentation session transport réseau liaison physique ARP RARP IP UDP TCP ping FTP TFTP BOOTP ICMP carte ISO : un modèle IEEE : des normes (comité 802) liaison LLC MAC physique physique OSI IEEE

5 IEEE 802 LLC MAC physique LAP B X25 datagramme sans acquittement
datagramme avec acquittement LLC MAC CSMA/CD Token Ring DQDB FDDI physique BNC Hubs tranceivers connexion au support paires torsadées câbles coaxiaux fibre optique support physique

6 Ethernet Collision et concentrateurs (Hubs) ARP et RARP
Licence Informatique LI5 - Réseaux Ethernet Collision et concentrateurs (Hubs) ARP et RARP Interconnexion de réseaux switchs routeurs 1999/2000

7 Ethernet : historique développé par Xerox années 1970s
Licence Informatique LI5 - Réseaux Ethernet : historique développé par Xerox années 1970s normalisé par IEEE dans les années 1980s IEEE 802.3 Le plus connu des réseaux locaux : Ethernet 1999/2000

8 Ethernet : architecture classique
Licence Informatique LI5 - Réseaux 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 Hub en anglais, c ’est le moyeux de roue (de vélo ;-) 1999/2000

9 Ethernet : architecture originale
R. Metcalfe (1976)

10 Ethernet : exemple x z y 37 vivaldi 105 124 bach mozart x,y|«hello»

11 Ethernet : fonctionnement
Licence Informatique LI5 - Réseaux 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 quand une machine reçoit un paquet elle regarde si c ’est pour elle (ou si c ’est du « broadcast ») adresse broadcast = ff:ff:ff:ff:ff:ff 1999/2000

12 Ethernet : cablâge 10 base 5 (« thick Ethernet ») :
Licence Informatique LI5 - Réseaux 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 quand une machine reçoit un paquet elle regarde si c ’est pour elle (ou si c ’est du « broadcast ») adresse broadcast = ff:ff:ff:ff:ff:ff 1999/2000

13 Ethernet : cablâge (suite)

14 Ethernet : gestion des collisions
Licence Informatique LI5 - Réseaux 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 CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection « écouter avant d’émettre » 1999/2000

15 Ethernet : trouver les adresses
Licence Informatique LI5 - Réseaux 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 Chaque adresse Ethernet est unique et garantie par le constructeur. [Q:] pour la prochaine fois : ramener l’adresse Ethernet de la prochaine machine utilisée sur un réseau Ethernet! Exemple d’adresse = 00:20:AF:AB:42:43 1999/2000

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 x list 124: y 105: z x,y|«hello»

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» x x,all|«124?» y,x|«moi»

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 x x,y|«hello» list 124: x

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 ??? x,all|«help» serv,x|«124/mozart»

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 124 mozart x,all|«help» serv,x|«124/mozart»

21 Interconnexions de réseaux
Licence Informatique LI5 - Réseaux Interconnexions de réseaux nombre de stations et distances limitées (performances) donc interconnexion de « sous-réseaux » : switchs (ponts) routeurs Plus il y a de stations plus le support est partagé (bus!!) [Q:] nombre de stations max connectées sur un réseau Ethernet? [R:] 1024 = 210 pourquoi? répéteur : couche 1, retransmet en amplifiant pont : couche 2, filtre les trames en fonction des origine/destination, sans se préoccuper des niveaux supérieur (TCP, IPX, DECNet, …) commutateur : un pont multiport! 1999/2000

22 Ethernet commutés (switchs)
plusieurs paquets transmis en même temps (à condition que paires de ports E/S différentes!) S D

23 Ethernet commutés (switchs)
émission de S vers E1 source S | destination D S D

24 Ethernet commutés (switchs)
le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un port de sortie S D

25 Ethernet commutés (switchs)
le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un port de sortie S D

26 Ethernet commutés (switchs)
le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un port de sortie S D

27 Ethernet commutés (switchs)
le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un port de sortie S D

28 Ethernet commutés (switchs)
le routeur se base sur l’adresse « réseau » il modifie l’adresse Ethernet des paquets S E3 E1 E2 r3 r1 r2 D Router

29 Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur s,r1|S,D|data S E3 E2 r3 r1 r2 D Router

30 Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur S E3 E2 r3 r1 r2 D Router

31 Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur S E3 E2 r3 r1 r2 D Router Table routage D:E2 G:E3 Table E2 D:d ...

32 Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur S E3 E2 r3 r1 r2 D r2,d|S,D|data

33 Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur S E3 E2 r3 r1 r2 D

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

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

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.

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

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

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

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)

41 L’adressage 802 (suite) adresse sur 16 bits
I/G = 0 adresse Individuelle de station I/G = 1 adressage de Groupe I/G 1 bit 15 bits adresse constructeur

42 L’adressage 802 (suite) adresse sur 48 bits 46 bits adresse : I/G
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 46 bits adresse : 22 bits constructeurs 24 bits numéro de série I/G 1 bit U/L 1 bit

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

44 Délai de propagation (suite)
p = d1+2*(d2+d3)+i*d4 notion de «tranche canal» silence inter-message (pour les échos éventuels) d2 d1 d3 d4

45 CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3
Instant T0 : S1, S2, S3 n’ont rien à transmettre

46 CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3
Instant T1 : S1 veut transmettre

47 CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3
Instant T1 + DI : S1 commence à transmettre

48 CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3
Instant T1 + DI + DPS1S2 : S2 reçoit

49 CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3
Instant T1 + DI + DPS1S3 : S3 reçoit

50 CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3
Instant T2 : S1 cesse d’émettre

51 CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T2 + 

52 CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3
Instant T2 + DPS1S2 : S2 cesse de recevoir

53 CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3
Instant T2 + DPS1S3 : S3 cesse de recevoir

54 CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3
Instant T0 : S1, S2, et S3 n’ont rien à transmettre

55 CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3
Instant T1 : S1 veut transmettre et sans délai, S1 commence à transmettre

56 CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3
Instant T1 + DPS1S2 : S2 reçoit

57 CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3
Instant T1 + DPS1S3 : S3 reçoit

58 CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3
Instant T2 : S2 veut transmettre!

59 CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3
Instant T3 : S1 cesse de transmettre

60 CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3
Instant T3 + DPS1S2: S2 cesse de recevoir S2 détecte la passivité du support et commence à émettre!

61 CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3
Instant T3 + DPS1S3: S3 cesse de recevoir les données de S1 et reçoit les données de S2 sans pouvoir faire la différence!

62 CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3
Instant T1 : S3 veut transmettre et commence son décompte

63 CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3
Instant T1 +  : S1 veut transmettre et commence son décompte

64 CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3
Instant T1 + DI : S3 commence à transmettre

65 CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3
Instant T1 +  + DI : S1 commence à transmettre

66 CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3
Instant T1 + DI + DPS3S2 : S2 commence à recevoir

67 CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3
Instant T1 + DI + DPS3S2 +  : collision

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

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 »

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 »

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

72 CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3
Instant T1 +  + DI + DPS3S1 + émission TA : S3 backoff S3 arrête de transmettre et détecte l’état passif

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

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

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

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)

77 Traitement des collisions (exemple)
Exemple avec 2 stations : 1ère collision S1/S2 probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.5 2ème collision S1/S2 probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.25 3ème collision S1/S2 probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.125 4ème collision S1/S2 probabilité nouvelle collision S1/S2 :

78 Trame IEEE 802 (RFC 1042) préambule délimiteur (SDF)
7 ... préambule 0-1500 délimiteur (SDF) 1 6 adresse destination PAD 6 46-0 adresse source 2 longueur/type LLC CRC 4 données

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

80 Internet exemple OSPF et BGP TCP Applications client/serveur

81 ATM caractéristiques routage contrôle de la QoS

82 Achitecture TCP/IP application présentation ping FTP TFTP BOOTP
session transport TCP UDP réseau ICMP IP liaison RARP carte ARP physique