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Réseau ETHERNET Yonel GRUSSON 3 Le réseau Ethernet prend ses origines dans le RESEAU ALOHA à la fin des année 60. Réseau radio développé au sein l'université

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2 Réseau ETHERNET

3 Yonel GRUSSON 3 Le réseau Ethernet prend ses origines dans le RESEAU ALOHA à la fin des année 60. Réseau radio développé au sein l'université d'Hawaï par Norman Abramson et son équipe pour la communication entre les îles. Système développé par METCALFE et BOGGS sous le nom d'ETHERNET au sein de Xerox. (METCLAFE futur fondateur de 3COM) Présentation

4 Yonel GRUSSON 4 –Réseau local initialement conçu par Xerox en 1970, puis par le groupe DIX (Digital, Intel, Xerox) en 1978 pour sa diffusion –Plusieurs versions Ethernet V1 en 1980 Ethernet V2 en 1982 Normalisation IEEE (1985) –Evolutions des spécifications de départ câblage (coaxial épais, coaxial fin, paire torsadée, fibre optique) débit (10 Mbs –en perte de vitesse-, 100 Mbs – actuellement le plus utilisé-, 1 Gbs –l'avenir proche) Présentation

5 Yonel GRUSSON 5 Les éléments de l'Ethernet initial Les différents Ethernet à 10 Mbit/s Les débits supérieurs à 10 Mbit/s Les spécifications techniques d'un réseau Ethernet Ethernet et la norme IEEE Les matériels d'interconnexion Plan

6 ETHERNET 1- Les éléments de l'Ethernet initial

7 Yonel GRUSSON 7 Éléments du réseau Câble coaxial Câble de liaison transceiver Bouchon de terminaison Le réseau est organisé en segments Segment Ethernet câble jaune

8 Yonel GRUSSON 8 Raccordement des segments Répéteur

9 Yonel GRUSSON 9 Raccordement des segments Transceiver (MAU) Connecteur 15 broches Répéteur Segment de câble Coaxial épais Carte d'interface Ethernet Câble de transceiver (AUI)

10 Yonel GRUSSON 10 Couche Physique –Ligne de communication = le BUS câble coaxial (câble jaune) bouchons de terminaison – ferme le coaxial sur son impédance caractéristique – évite les réflexions d'onde Éléments du réseau

11 Yonel GRUSSON 11 Couche Physique –Raccordement au bus carte réseau Ethernet sur la station câble de liaison (AUI = Attachment Unit Interface) - Indépendant du support – relie la carte réseau Ethernet au TRANSCEIVER (attachement AUI) – comprend 4 paires (émission, réception, collision, alimentation) Éléments du réseau

12 Yonel GRUSSON 12 Couche Physique –Raccordement au bus TRANSCEIVER (MAU = Medium Access Unit) pour générer le signal sur le réseau – connexion au câble coaxial par prise vampire – envoie sur le coaxial les données présentes sur la ligne émission du câble de liaison Éléments du réseau

13 Yonel GRUSSON 13 Couche Physique –Raccordement au bus TRANSCEIVER – reçoit les données transmises sur le coaxial et les fournit sur la ligne réception du câble de liaison – détecte les collisions (superposition de signaux) et en informe la station sur la ligne collision du câble de liaison Éléments du réseau

14 Yonel GRUSSON 14 Couche Physique –Connectique câble de liaison (Drop cable) :prise DB 15 câble coaxial :prise vampire –Transmission en bande de base (code Manchester) Éléments du réseau

15 Yonel GRUSSON 15 Mais… Pas de notion de priorité Pas de gestion des erreurs Pas de Full-Duplex Pas de contrôle de séquencement Pas de régénération du signal par les stations Non déterministe Éléments du réseau

16 Yonel GRUSSON 16 Couche Liaison –Chaque station a une adresse unique MAC –Méthode d'accès à compétition écoute du canal: CSMA = Carrier Sense Multiple Access détection de collisions: CD = Collision Detection –Protocole utilisé sans connexion sans acquittement sans contrôle de flux Éléments du réseau

17 Yonel GRUSSON 17 Cette configuration initiale a évoluée vers : –Le coaxial fin –la paire torsadée –la fibre optique On parlera de "Topologie Physique" Quelque soit le support les principes initiaux de la signalisation ont été conservés. On parlera de "Topologie de signalisation" Évolution

18 ETHERNET 2 - Les différents Ethernet à 10 Mbit/s

19 Yonel GRUSSON 19 Dénomination des différents Ethernet Distance ou type de support Transmission (Base = Baseband) Vitesse de transmission en Mbit/s 10 Base 5: Thick Ethernet 10 Base 2: Thin Ethernet (ou cheapernet) 10 Base T: Ethernet sur paires torsadées 10 Base FL : Ethernet sur fibre optique

20 Yonel GRUSSON 20 Thick Ethernet 10 Base 5 10 Mbit/s sur topologie en bus raccordement des stations au câble coaxial par : –câble de liaison (50 m max.) –transceiver (émetteur- récepteur) longueur maximale dun segment 500m distance minimale entre deux transceivers = 2,5 m 100 transceivers par segment 3 segments maximum avec 2 liaisons inter-répéteurs (IRL) sans aucune station. distance maximale entre deux stations = 2500 m si les IRL sont en coaxial

21 Yonel GRUSSON 21 Thick Ethernet 10 Base 5 câble coaxial RG8 dit câble jaune –impédance = 50 – 10 mm –rayon de courbure = 25 cm –atténuation 8,5 dB/100m à 10 Mhz câble de liaison: –connecteurs DB15 (prise AUI) –4 paires torsadées (émission, réception, collision, alimentation) –raccordement sur câble coaxial par prise vampire bouchon de terminaison 50

22 Yonel GRUSSON 22 Thin Ethernet 10 Base 2 10 Mbit/s sur topologie en bus transceiver intégré dans la carte distance minimale entre deux stations = 0,5m longueur maximale dun segment = 185m 30 transceivers par segment 3 segments maximum avec 2 liaisons inter-répéteurs (IRL) sans aucune station distance maximale entre deux stations de deux segments différents = 925 m

23 Yonel GRUSSON 23 Thin Ethernet 10 Base 2 câble RG58 simple ou double blindage impédance = 50 4,6 mm rayon de courbure = 5 cm atténuation 4,6 dB/100m à 10 Mhz connecteurs BNC: –raccord droit –raccord en T –prise à souder ou à sertir –bouchon de terminaison 50

24 Yonel GRUSSON Mbit/s Topologie physique arborescente Topologie logique en bus grâce à un équipement spécifique : le CONCENTRATEUR (Hub) ou le COMMUTATEUR (Switch) Distance maximale dune station au hub = 100 m (ou entre 2 Hubs) Liaison de la station au hub en paires torsadées (T pour twinax) blindées (STP) ou non blindées (UTP pour Unshielded Twisted Pair) - 2 paires Ethernet 10 Base T

25 Yonel GRUSSON 25 Ethernet 10 Base T Interconnexion des hubs –en cascade par un port RJ 45 de cascade, ou par un port RJ 45 normal avec fils croisés (nombre de cascades limité 4) –sur un backbone en coaxial (sortie AUI ou BNC); le hub compte alors pour un transceiver Hub manageable (agent SNMP) –surveillance et configuration à distance Hubs empilables ("stackables") –interconnectés par un bus propriétaire –ne comptent que pour un seul

26 Yonel GRUSSON 26 Câble de paires torsadées (Cat. 3) –une paire en transmission –une paire en réception –blindées ou non (UTP) –torsadées pour limiter la diaphonie impédance = 100 0,4 à 0,6 mm pour chaque conducteur atténuation 11,5 dB/100m entre 5 et 10 Mhz connecteur RJ45 Ethernet 10 Base T

27 Yonel GRUSSON 27 Ethernet sur fibre optique FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link): Liaison point à point uniquement entre 2 équipements optiques actifs: –entre répéteurs: IRL (Inter Repeater Link) –entre ponts –entre un répéteur et un transceiver –entre deux transceivers cœur = 62,5 m et gaine = 125 m Longueur d'onde 850 m Atténuation max. de 4 dB/km à 850 m Une fibre pour chaque sens de transmission Portée de 1 Km Connecteurs de type ST

28 Yonel GRUSSON Base FL: – norme du comité de l'IEEE – remplace la norme FOIRL – spécifications identiques à FOIRL mais longueur d'un segment point à point portée à 2 km Ethernet sur fibre optique

29 Yonel GRUSSON 29 Petit Résumé Ethernet épais Ethernet Fin Ethernet Paire Torsadée Ethernet Fibre Optique Désignation10 Base 510 Base 210 Base T10 Base FL Long. Maxi. du segment 500 m185 m 100 m (200 m avec cat. 5 haute qualité) 1000/2000 m Nbre Maxi. de nœuds par segment Type de câbleRG8 CoaxialRG58 Coaxial Paire torsadée non blindée Cat. 3 Fibre Multimode 62,5/125 ConnecteurBNCRJ-45ST

30 ETHERNET 3 - Les débits supérieurs à 10 Mbit/s

31 Yonel GRUSSON 31 Ethernet rapide Réseaux à grande vitesse –Les limites de Ethernet 10 Mbit/s sont maintenant atteintes en entreprise : Émergence de nouvelles applications consommatrices de bande passante: client- serveur, intranet, applications multi- média, etc. Le nombre de machines connectées augmentent (extension du domaine de collision) La segmentation avec des ponts s'avère parfois insuffisante.

32 Yonel GRUSSON 32 Plusieurs solutions haut débit proposées –Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet (IEEE802.3u) –Giga Ethernet : 1000 Base T en cours de normalisation Ethernet rapide

33 Yonel GRUSSON 33 Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet Cet Ethernet utilise les mêmes principes quEthernet 10 Mbits/s mais 10 fois plus vite (voir plus loin) : Temps bit 10 ns 0,96 µs d IFS Durée de la trame >= 5,12 µs Mais le codage Manchester n'est plus utilisable pour des vitesses supérieures à 10 Mb/s.

34 Yonel GRUSSON 34 Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet Plusieurs types de supports sont possibles (abandon du coaxial) : 100 Base T4 : Câble UTP de catégorie 3 et 4. La transmission se fait sur 4 paires (au lieu de 2 en 10 base T). Permet d'utiliser du câble 10 base T en 100 base T.

35 Yonel GRUSSON 35 Plusieurs types de supports sont possibles : 100 Base TX : câble UTP de catégorie 5. La transmission se fait sur 2 paires. 100 Base FX (Fibre optique) : Cette norme exige le même matériel que le 10 Base FL sauf que la longueur du segment est porté à 412 mètres. 100 Base TX et 100 Base FX sont regroupées sous l'appellation commune 100 Base X. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

36 Yonel GRUSSON 36 Ethernet 100 Mbits/s sur Paires Torsadées Méthode d'accès CSMA/CD Connecteurs RJ45 Autorise un mode full-duplex avec un câblage 100 Base TX (émission et réception en même temps). Attention tous les équipements connectés doivent supporter ce mode. Réduction des collisions. Adaptateurs 10/100 Mbit/s 100 % compatible avec Ethernet 10 Mbit/s Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

37 Yonel GRUSSON 37 Ethernet 100 Mbits/s sur fibre Optique Liaison point à point Full-duplex –émission et réception séparée –pas de collision (car point à point) Distance atteinte –avec fibre multimode : Émission à quelques kilomètres sans régénérer le signal. –avec fibre monomode : Émission à plusieurs dizaines de kms. Connecteur ST Méthode d'accès CSMA/CD Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

38 Yonel GRUSSON 38 Petit résumé Type10 Base T100 Base TX100 Base T4 câblage UTP 2 paires UTP 2 ou 4 paires UTP 4 paires catégorie3,4,55 Norme u débit10 Mbit/s100 Mbit/s méthode d'accès CSMA/CD

39 Yonel GRUSSON 39 Problèmes posés par les débits élevés : Les longues suites de 0 posent le problème du maintien d'un signal clair et discriminant. La synchronisation devient difficile sur la simple observation du signal. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

40 Yonel GRUSSON 40 Solutions proposées : Utilisation du signal à plusieurs niveaux (MLT-3 par exemple) Codage par bloc nB/mB (4B/5B par exemple ) – Les bits à transmettre sont découpés en blocs de n bits. – A chaque bloc de n bits est associé un bloc de m bits (avec m > n) – Il est ainsi possible de maîtriser les séries de 0 et 1 transmises. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

41 Yonel GRUSSON 41 Codage bloc 4B/5B suivi d'un signal : – NRZI pour Ethernet 100 Mb/s FX –MLT-3 pour Ethernet 100 Mb/s TX Codage bloc 8B/6T –Utilisé par Ethernet 100 Mb/s T4 Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

42 Yonel GRUSSON 42 Le codage 4B/5B : Pour éviter les longues suites de 0 on utilise la technique du transcodage 4B/5B (extrait) Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

43 Yonel GRUSSON 43 Transcodage 4B/5B La suite binaire à transmettre ne comporte pas plus deux 0 consécutifs, ce qui la rend plus facile à transmettre un fois codée en NRZI ou MLT3. Ce type de codage apporte donc la garantie de ne pas avoir à transmettre plus de deux 0 successifs. Par ailleurs ce type de codage laisse un nombre important de mots de 5 bits inutilisés ( ), il reste donc des mots pouvant être utilisés pour le contrôle de la transmission. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

44 Yonel GRUSSON 44 Exemple de mots utilisés pour le contrôle de la transmission Bourrage Délimiteur Délimiteur Reset Set Délimiteur Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

45 Yonel GRUSSON 45 Le transcodage 4B/5B peut être suivi par un signal NRZI ou MLT-3 ( MultiLevel 3 encoding ) Rappel NRZ : Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

46 Yonel GRUSSON 46 Principe du NRZI On produit une transition du signal pour chaque 1, pas de transition pour les 0. Avec le codage NRZI, on voit que la transmission de longues séries de 0 provoque un signal sans transition sur une longue période ce qui peut provoquer une perte de synchronisation. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

47 Yonel GRUSSON 47 Principe du NRZI Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

48 Yonel GRUSSON 48 Principe du MLT3 Dans ce codage, seuls les 1 font changer le signal détat. Les 0 sont codés en conservant la valeur précédemment transmise. Les 1 sont codés successivement sur trois états : +V, 0 et –V. Le principal avantage du codage MLT3 est de diminuer fortement la fréquence nécessaire pour un débit donné grâce à lutilisation de 3 états. Pour 100Mbps de débit, une fréquence maximale du signal de 25Mhz seulement est atteinte. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

49 Yonel GRUSSON 49 Principe du MLT3 Dans ce codage peuvent apparaître également de longues séries de 0. Ethernet 100 Mbits/s ou Fast Ethernet

50 Yonel GRUSSON 50 Giga Ethernet (1000 Mbits/s) Norme Ethernet Gigabit en cours (IEEE 802.3z standard proposé par le Gigabit Ethernet Alliance - 3Com, Compaq et Sun) Buts –proposer un backbone fédérateur d'accès très rapide –concurrencer ATM –conserver la méthode d'accès CSMA/CD Il existe différentes versions :

51 Yonel GRUSSON 51 Le 1000 base-SX (1000 Mbits/s Short Wave) sappuie sur un signal laser à onde courte qui autorise une portée de 550 m sur de la fibre multimode. Le 1000 base-LX (1000 Mbits/s Long Wave) opère sur les grandes ondes et étend la portée de 3 à 5 km (distance maximale) sur de la fibre monomode, 440 mètres sur une fibre multimode. Le 1000 base-CX exploite des paires torsadées blindées et limite la distance entre deux nœuds à 25m. Une quatrième version, élaborée par le groupe de travail 802.3ab de lIEEE, fonctionne sur des câbles en paire torsadée non blindée (UTP) de catégorie 5. Appelée 1000 base-T, elle assure la compatibilité avec la base installée des réseaux Ethernet 10 base-T et des réseaux Fast Ethernet 100 base-T. La portée maximale est de 100 m. Giga Ethernet (1000 Mbits/s)

52 ETHERNET 4 - Les spécifications techniques

53 Yonel GRUSSON 53 Technique de transmission Bande de base en codage Manchester –1 binaire codé avec front montant –0 binaire codé avec front descendant –Pour chaque octet: bit de poids faible en tête 10 Mbit/s : 1 temps bit = 0,1 µs (100 ns). A 100 Mbit/s : 1 temps bit = 0,01 µs (10 ns) mais avec un codage différent + 0,7v - 0,7v 1 + 0,7v - 0,7v 0 50 ns 100 ns

54 Yonel GRUSSON 54 Format d'une trame Ethernet type source données FCS Préambule 7 Octets à AAh et un octet à MAC du destinataire sur 6 MAC de la source sur 6 octets identifie sur 2 octets le protocole de niveau 3 champ de données 46 octets minimum (bourrage si nécessaire) 1500 octets maximum séquence de contrôle sur 4 octets

55 Yonel GRUSSON 55 Paramètres de transmission Taille du champ de données : –Minimum: 46 octets (utilisation de bits de bourrage si nécessaire "padding") –Maximum: 1500 octets Donc … Longueur d'une trame : –Minimum: 72 octets ( = ) –Maximum: 1526 octets ( = )

56 Yonel GRUSSON 56 Les champs d'une trame Ethernet Le Préambule (8 octets) Octets utilisés pour la synchronisation 7 octets : (AA) h 1 octet délimiteur: (AB) h

57 Yonel GRUSSON 57 Adresses MAC (6 octets) Chaque station possède MAC –Unique et figée par le constructeur de la carte Ethernet –Chaque constructeur se voit attribuer une plage MAC La trame contient MAC de la station destinatrice MAC de la station émettrice Adresse particulière de diffusion ("broadcast") –lorsqu'une trame est destinée à toutes les stations du réseau –Valeur utilisée: FF:FF:FF:FF:FF:FF Les champs d'une trame Ethernet

58 Yonel GRUSSON 58 Le champ type (2 octets) Identifie le protocole de niveau 3 utilisateur de la trame Exemples de Valeurs fixées par le RFC 1700 "Assigned Number" – (0800) h IP – (0806) h ARP – (8035) h RARP Les champs d'une trame Ethernet

59 Yonel GRUSSON 59 Le champ données (de 46 à 1500 octets) Une longueur minimum de 46 octets est fixée pour que le signal reste assez longtemps sur le réseau afin que toutes les stations puissent le réceptionner. Contient la PDU du protocole de niveau 3 (Unité de données de protocole). La PDU contient les informations utilisées par le protocole. Les champs d'une trame Ethernet

60 Yonel GRUSSON 60 Le champ données (de 46 à 1500 octets) Utilisation de bits de bourrage sans signification (padding) si taille de la PDU < 46 octets. Il n y a pas d'interférence au niveau 3, car la PDU contient un champ longueur utile Les champs d'une trame Ethernet

61 Yonel GRUSSON 61 Le champ FCS (4 octets) Frame Check Sequence Reste de la division polynomiale (CRC) des champs : MAC destination MAC source – type – données (avec bits de bourrage s'il y en a) Par le polynôme générateur de degré 32 X 32 +X 26 +X 23 +X 22 +X 16 +X 12 +X 11 +X 10 +X 8 +X 7 +X 5 +X 4 +X 2 +X+1 Le préambule est exclu du calcul Les champs d'une trame Ethernet

62 Yonel GRUSSON 62 La méthode d'accès CSMA/CD Principes généraux Toute station doit attendre le silence sur le bus avant d'émettre (absence de porteuse) CS = Carrier Sense Le bus est une ressource commune à toutes les stations MA = Multiple Access Il peut y avoir dans certains cas des collisions, c'est-à- dire superposition de signaux CD = Collision Detection Tout le monde écoute tout le monde Les stations se disputent le droit d'émettre En cas de collision: attente d'un temps aléatoire

63 Yonel GRUSSON 63 Principe d'émission d'une trame La station doit s'assurer que le bus est libre depuis 9,6 µs (ou 0,96 µs à 100 Mb/s) 9,6 µs (ou 0,96 µs) correspond au Silence Inter Trame (IFS : Inter Frame Spacing). Trame N Trame N + 1 9,6 µs (0,96 µs)

64 Yonel GRUSSON 64 Si le bus est déjà occupé par une autre communication (présence de la porteuse), la station attend jusqu'à ce qu'il redevienne libre. Si le bus est libre, la station émet la trame Toutes les stations reçoivent la trame Seule la station qui reconnaît son adresse dans le destination traite la trame reçue Principe d'émission d'une trame

65 Yonel GRUSSON 65 MAIS ….. le délai de propagation du signal n'est pas nul Une station peut donc détecter le bus "libre" alors qu'une autre trame est en train d'arriver sur le bus COLLISION POSSIBLE Principe d'émission d'une trame

66 Yonel GRUSSON 66 Collision Station A Station B COLLISION

67 Yonel GRUSSON 67 Désigne un système Ethernet unique dont les éléments (câble, répéteur, interface de station, etc...) font tous partie du même domaine de signalisation Domaine de Collision Répéteur Station Segment A Segment B Un seul domaine de Collision

68 Yonel GRUSSON 68 Lorsqu'une collision a été détectée Les stations émettrices arrêtent d'émettre Renforcement de la collision par une séquence de "jam" 32 bits de renforcement minimum et 48 bits maximum permet d'avertir toutes les stations qu'il y a une collision Attente d'un temps aléatoire avant de réémettre (algorithme de repli). Collision

69 Yonel GRUSSON 69 Algorithme de repli Temps d'attente sera R * 51,2 µs avec R = nombre aléatoire tiré dans [0, 2 k [ ou k = min(N,10) ; k prend une valeur égale à la plus petite valeur entre 10 et le nombre de tentatives d'émission de la trame (N). N est limité à 16. k =10 pour les 6 dernières tentatives. Après 16 tentatives l'émission est abandonnée. (cf. plus loin pour le coefficient 51,2 µs) Collision

70 Yonel GRUSSON 70 Cas limite de détection d'une collision –On considère 2 stations A et B les plus éloignées du réseau. –A émet –B émet juste avant que le trame de A ne lui arrive. Une collision intervient entre les 2 trames. Collision A B Trame de A Trame de B

71 Yonel GRUSSON 71 Collision B détecte la collision et la renforce à l'aide à l'aide d'un séquence de jam. La trame brouillée revient vers la station A. Pour que A soit concernée par cette collision, il faut qu'elle n'est pas terminé de transmettre. En effet une fois la transmission terminée une station n'a plus aucune raison d'observer le support. A B Trame de A Trame de B

72 Yonel GRUSSON 72 Collision La collision doit donc être détectée avant que la station A n'est transmis intégralement sa trame AB Trame de ATrame de B A B Trame de A Trame de B Ici la station A est encore à l'écoute du support et perçoit la collision.

73 Yonel GRUSSON 73 Collision Le temps de propagation d'une trame doit donc être supérieure à 2 fois le temps de propagation nécessaire pour que la trame atteigne l'autre extrémité du câble. Pour un LAN ayant une longueur maximum de 2500 mètres composé de 4 répéteurs (spécification cf. 10 Base 2), l'observation a montré que le temps de propagation aller-retour d'une trame, compte tenu de la propagation au travers des répéteurs, était de 512 µs.

74 Yonel GRUSSON 74 Le temps au bout duquel une station est sûre qu'il n'y a pas eu de collision est appelé le "SLOT TIME" = 51,2 µs (5,12 µs à 100 Mb/s). SLOT TIME = DELAI D'INSERTION Ce temps correspond à la propagation ALLER et RETOUR de 512 bits soit 64 octets, taille minimum d'un trame sans préambule (72 - 8) Débit = 10 Mbit/s Taille minimale d'une trame sans préambule : 64 octets 64 * 8 / = 0, s soit 51,2 µs Collision

75 Yonel GRUSSON 75 Principe de réception d'une trame Toutes les stations reçoivent la trame circulant sur le bus pour chaque station: si la trame est trop courte (collision) ignorer la trame si destination de la trame reçue est incorrecte station) ignorer la trame

76 Yonel GRUSSON 76 Pour la station destinatrice Si le champ FCS est incorrect Alors ignorer la trame Si la longueur de la trame reçue est incorrecte ( > 1518 sans préambule OU d'un nombre entier d'octets) Alors ignorer la trame Sinon décoder la trame : –la couche Ethernet fournit à la couche supérieure : » soit données transmises » soit un statut d'erreur. Principe de réception d'une trame

77 ETHERNET 5 - Ethernet et norme IEEE 802.3

78 Yonel GRUSSON 78 Comité 802 de l'IEEE IEEE : Institut for Electrical & Electronics Engineers Normalisation des réseaux locaux – Token Ring – Token Passing Bus – Ethernet 802.3

79 Yonel GRUSSON 79 Comité 802 de l'IEEE et les Réseau Locaux Il distingue 2 sous-couches pour la couche 2 du modèle OSI Couche MAC : Medium Access Control Elle gère l'accès au médium qui est propre à chaque type de réseau. Chaque station a une adresse Couche LLC : Logical Link Control Elle définit la classe de protocole de communication Elle est indépendant du type de réseau (norme IEEE 802.2)

80 Yonel GRUSSON 80 La norme Apparue en 1985 bien après le document DIX de S'appuie sur les spécifications d'Ethernet Mais apporte quelques modifications format de la trame Champ type remplacé par un champ longueur des données. Encapsule une trame LLC type 1 dans champ de données

81 Yonel GRUSSON 81 Couche Liaison (normalisation IEEE) Couche MAC (Medium Access Control) »méthode d'accès à compétition »écoute du canal: CSMA = Carrier Sense Multiple Access »détection de collisons: CD = Collision Detection Couche LLC (Logical Link Control) Protocole LLC type 1 sans connexion sans acquittement sans contrôle de flux La norme 802.3

82 Yonel GRUSSON 82 Trois types de service de transmission sont offerts par la sous-couche LLC –LLC Type 1 : Aucune fonction de contrôle d'erreur sur les trames n'est effectuée. La couche LLC aiguille les trames vers les protocoles de la couche 3. –LLC Type 2 : Type 1 + contrôle d'erreur + contrôle de séquencement et de flux (identique à HDLC). –LLC Type 3 : Datagramme acquitté. Permet l'acquittement et la réponse automatique. La norme 802.3

83 Yonel GRUSSON 83 La trame IEEE Le champ «type de protocole» est remplacé par le champ «longueur» en nombre d'octets du champ de données Longueur minimum : 0 (car padding non compris) soit 0000h Longueur maximum 1500 octets soit 05DCh (voir rfc. 1700) Pas de problème de compatibilité avec une trame Ethernet, en effet, si le champ Type/Long > 1500 nous sommes en présence dune trame Ethernet sinon il s agit dune trame

84 Yonel GRUSSON 84 Ethernet encapsule directement la PDU de niveau 3 dans le champ de données ; Alors que encapsule dans le champ de données une trame LLC de type 1 qui va contenir la PDU de niveau 3 La trame IEEE 802.3

85 Yonel GRUSSON 85 La trame LLC type 1 DSAP (Destination Service Access Point): identifie sur un octet le protocole de niveau 3 auquel seront fournies les données de la trame LLC (Type en DIX). SSAP (Source Service Access Point): identifie sur un octet le protocole de niveau 3 qui a émis la trame LLC. DSAP 1 octet Commande 1 ou 2 octets Données ou remplissage (46 oct.) SSAP 1 octet

86 Yonel GRUSSON 86 Commande : Ce champ identifie sur un octet les trames LLC. Informations : Ce champ contient les données à transmettre avec la PDU du niveau 3 Taille totale trame LLC : compris entre 46 et 1500 octets DSAP 1 octet Commande 1 ou 2 octets Données ou remplissage (46 oct.) SSAP 1 octet La trame LLC type 1

87 Yonel GRUSSON 87 Valeurs des champs SAP formalisées par l'IEEE, par exemple : 06 h : IP en binaire (équivalent Ethernet 0800 h ) FE h : ISO X25 en binaire (équivalent Ethernet 0805 h ) E0 h : IPX en binaire Valeurs définies dans RFC 1340 Valeurs du champ commande En type 2 on retrouve les trames HDLC (trames d'information I, de supervision S et non numérotées U). La trame LLC type 1

88 Yonel GRUSSON 88 En type 1, le champ de commande est sur 1 octet et correspond à des trames non numérotées pouvant contenir seulement 3 valeurs : 03h : Trame LLC UI (Unnumbered Information) –Trame qui permet d'envoyer une PDU de niveau 3. Il s'agit donc d'une trame d'information La trame LLC type 1

89 Yonel GRUSSON 89 En type 1, le champ de commande est sur 1 octet et correspond à des trames non numérotées pouvant contenir seulement 3 valeurs : F3 h : Trame LLC TEST –Trame qui permet de tester un chemin entre deux sous couche. –Elle implique une réponse par une trame TEST BF h : Trame LLC XID (eXchange Identification) –Trame qui permet de savoir quel service SAP est valable –Elle implique une réponse par une trame XID La trame LLC type 1

90 Yonel GRUSSON 90 Schéma Récapitulatif Couche 1 - Niveau Physique 7 fois fois Données MAC Silence Inter Trame : 9,6 µs IFS : Inter Frame destination 6 Source 6 octets Long. Data 2 oct. Données CRCCRC Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche MAC Bourrage à 46 octets mini. Durée >= 51,2 µs

91 Yonel GRUSSON 91 Schéma Récapitulatif. CCCC Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche MAC Couche 2 - Niveau Liaison - Sous couche destination 6 Source 6 octets Long. Data 2 octets Données DSAP 1 octet SSAP 1 octet Commande 1 ou 2 octets Données ou remplissage (46 oct.)

92 Yonel GRUSSON et ETHERNET (DIX) Couche Physique Couche Réseau LLC DSAP Commande Données SSAP MAC Long = IEE Type = DIX Données Long. Data 2 Source 6 destination 6 octets

93 ETHERNET 6 - Matériel d'interconnexion

94 Yonel GRUSSON 94 Matériels d'interconnexion Les matériels dinterconnexion servent à ETENDRE la portée des réseaux locaux. Lextension peut concerner : Le même type de réseau local (interconnecter deux segment Ethernet par exemple). Des types différents (Une partie Ethernet et un réseau Token-Ring). Des réseaux locaux par lintermédiaire de WAN.

95 Yonel GRUSSON 95 LES REPETEURS Relient 2 segments donc augmentent la longueur du réseau. N'ont pas d'ADRESSE MAC Régénèrent et amplifient le signal Reforment si nécessaire le préambule de la trame. N'effectuent aucun filtrage, étendent le domaine de collision. En cas de collision, ils renforcent la collision sur les 2 segments (comme le font les stations) Matériels d'interconnexion

96 Yonel GRUSSON 96 LES REPETEURS 4 répéteurs maximum entre 2 stations. Peuvent être empilables (compte pour un seul répéteur dans le chemin du signal) Aucune administration Isole un tronçon défaillant - PARTITIONNING - (Câble ouvert par exemple) Utilisés actuellement pour interconnecter des médias Ethernet différents (PT à Thin-PT à FB-…) Les segments interconnectés font partie du même domaine de collision. Matériels d'interconnexion

97 Yonel GRUSSON 97 LES REPETEURS Description dans la : clause 9 de la norme IEEE pour les répéteurs à 10 Mbs clause 27 de la norme IEEE pour les répéteurs à 100 Mbs Les répéteurs fonctionnent au niveau 1 du modèle OSI Matériels d'interconnexion

98 Yonel GRUSSON 98 LES CONCENTRATEURS (HUBS) Sont des répéteurs destinés à une topologie en étoile. Sont multi-ports (4, 6, 8, 12, 16 ou 24 ports). Sont multi-médias (RJ45, BNC, AUI, Fibre). Une trame émise sur un des ports est répercutée sur tous les autres ports. Peuvent être administrables (agent SNMP) pour effectuer des mesures de trafic et derreur. Sont empilables (Stackables) au moyen dun câble parallèle. Compte dans ce cas pour un seul répéteur. Matériels d'interconnexion

99 Yonel GRUSSON 99 LES CONCENTRATEURS (HUBS) Les ports peuvent être à 10 Mbits/s ou à 100 Mbits/s sur des hubs différents ou le même hub. Dans les versions les plus évoluées, les hubs sont autocommutables 10/100 Mbits/s (adaptation automatique). Tous les hubs interconnectés (et les stations sy rattachant) font partie du même domaine de collision. Matériels d'interconnexion

100 Yonel GRUSSON 100 LES CONCENTRATEURS en 100 Base T Du fait des différences de signalisation entre les réseaux 100 base TX, FX et T4 les hubs sont classés en 2 catégories : CLASSE I Ils sont conçus pour gérer des segments ayant des types de signalisation différents. Ils traduisent le signal entrant dans un format commun puis les retraduisent dans le format sortant. Cette opération allonge les délais de propagation. Matériels d'interconnexion

101 Yonel GRUSSON 101 LES CONCENTRATEURS (HUBS) CLASSE I Il ne peut y avoir qu'un seul concentrateur de classe I entre deux nœuds. CLASSE II Ces appareils ne supportent qu'un seul type de signalisation. Il peut y avoir 2 concentrateurs de classe II entre deux nœuds mais tous les segments doivent être du même type. Matériels d'interconnexion Les HUBS fonctionnent au niveau 1 du modèle OSI

102 Yonel GRUSSON 102 LES PONTS Permettent de relier deux segments Ethernet ou deux réseaux locaux de topologie différents. Apprennent manuellement ou automatiquement (learning) des stations raccordés afin de filtrées les trames pour les répercutées ou non sur le segment opposé. Séparent les domaines de Collision (filtrent les collisions - pas de propagation d'un réseau sur l'autre) Matériels d'interconnexion

103 Yonel GRUSSON 103 LES 60 Table PONT Port 1 Port 30 StationPort Matériels d'interconnexion

104 Yonel GRUSSON 104 LES PONTS En cas de non correspondance dans table la trame est transmise sur tous les ports. Sont multi-protocoles au niveau 2 (802.3 et par exemple). Possèdent (transparente pour les stations). Le pont peut envoyer des trames. Sont administrables à distance. Les «Remote Bridge» permettent de coupler 2 segments distants au moyen dun modem. Les 2 réseaux reliés forment le même sous réseau IP Matériels d'interconnexion

105 Yonel GRUSSON 105 LES PONTS Utilisent un algorithme Spanning Tree (d'arbre en expansion) pour éviter dans les réseaux complexes l'apparition de boucles qui entraîneraient une retransmission continuelle du même message. La norme IEEE 802.1D limite à 7 le nombre ponts dans le chemin entre deux stations quelconques. Les PONTS fonctionnent au niveau 2 du modèle OSI Matériels d'interconnexion

106 Yonel GRUSSON 106 LES COMMUTATEURS (SWITCHS) Peuvent être considérés comme des Ponts Multiports. Chaque port dun commutateur apprend dynamiquement des appareils qui lui sont connectés. Chaque port dun commutateur forme un domaine de collision séparé. Matériels d'interconnexion

107 Yonel GRUSSON 107 LES COMMUTATEURS (SWITCHS) –Certains commutateurs sadaptent à la vitesse (10/100) de lappareil connecté Les COMMUTATEURS fonctionnent au niveau 2 du modèle OSI Matériels d'interconnexion

108 Yonel GRUSSON 108 LES COMMUTATEURS (SWITCHS) Matériels d'interconnexion

109 Yonel GRUSSON 109 LES COMMUTATEURS (SWITCHS) La commutation consiste à analyser du destinataire de la trame reçue et à l'aiguiller sur le port correspondant en sortie Deux techniques de commutation: «one the fly»: le commutateur n'analyse la trame que jusqu'au destination mais transmet même les trames erronées «store and forward»: le commutateur analyse toute la trame et la commute ensuite si elle est bonne mais augmente le temps de latence Matériels d'interconnexion

110 Yonel GRUSSON 110 LES ROUTEURS Sont conçus pour relier plusieurs technologies de réseau ; Sont utilisés par les WAN. Séparent totalement l'administration des différents réseaux. Travaillent au niveau du réseau (couche 3 de l'OSI). N'utilisent pas mais des adresses logiques (Adresse IP par exemple). Matériels d'interconnexion

111 Yonel GRUSSON 111 LES ROUTEURS –Possèdent des fonctions de routage (statique ou dynamique) –Sont multi-protocole au niveau 3 et 4 (TCP/IP, IPX/SPX, X25, etc.) –Sont Administrables à distance (agent SNMP : Simple Network Management Protocol) Les ROUTEURS fonctionnent au niveau 3 du modèle OSI Matériels d'interconnexion

112 Yonel GRUSSON 112 LES ROUTEURS fonctionnent point à point ROUTEUR Réseau A Réseau B ROUTEUR Réseau 2 Réseau 3 Réseau 1 Matériels d'interconnexion

113 Yonel GRUSSON 113 LES PONTS-ROUTEURS –Réunissent l'avantage des deux : interconnexion de LAN (802.3, 802.5) et interconnexion de WAN (X25, Frame Relay, RNIS, ATM) –Travaillent en mode pont ou en mode routeur suivant le trafic à acheminer –De la même manière, il existe également des «Commutateurs-Routeurs» Matériels d'interconnexion

114 ETHERNET FIN


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