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LAN : Local Area Network. Retour sommaire Un réseau local est un système de communication et de transmission de l’information : Permettant d’interconnecter.

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1 LAN : Local Area Network

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3 Retour sommaire Un réseau local est un système de communication et de transmission de l’information : Permettant d’interconnecter des ordinateurs ou autres équipements bureautiques qui peuvent faire appel à différentes technologies Dans un domaine géographique limité (quelques centaines de mètres) et dans un lieu privé comme une salle, un étage, un bâtiment, une usine, un hôpital...

4 Retour sommaire Un réseau local est un système qui permet de partager : Des informations : textes, images, sons, données codées... Des ressources matérielles : systèmes d ’impression, stockage de données... Des ressources logicielles : applications bureautiques, comptabilité, jeux, partage de fichiers... Des informations : textes, images, sons, données codées...

5 Retour sommaire Un réseau local offre : une grande vitesse de transmission des données (de 1 Mbps à 1 Gbps) Une utilisation privée, hors opérateur de télécommunication

6 Retour sommaire HISTORIQUE : Le concept de réseau local a été inventé en 1973 par Bob Metcalfe, du P.A.R.C. (Palo Alto Research Center) de XEROX, qui mit au point un bus transportant, entre plusieurs ordinateurs, des données découpées en paquets numérotés et pourvus d ’identificateurs (trames). Il s ’agissait du premier réseau local appelé ETHERNET. Cependant les réseaux locaux n’ont commencés à être commercialisés qu ’en 1983, et n’ont véritablement émergé qu ’à partir de 1990.

7 Retour sommaire

8 Un réseau local relève d’une norme qui en précise les caractéristiques suivantes : Codage des signaux Support de transmission Méthode d’accès au canal de transmission Topologie physique de câblage Retour sommaire Mode de transmission Topologie logique de circulation des trames Débit maximum Structure des trames Connectique associée

9 Retour sommaire Les deux principales normes de réseaux locaux sont : ETHERNET TOKEN RING (d ’origine IBM) Depuis l ’apparition de sa variante économique 10 base T, ETHERNET domine largement le marché. Autres normes : APPLETALK pour les petits réseaux de Macintosh ARCNET réseau utilisé principalement aux USA

10 Retour La méthode d’accès utilisée sur ETHERNET est : CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection) PHASE 1 : L’ECOUTE : Dans un premier temps, la station qui désire émettre, « ECOUTE » si un signal électrique est émis par une autre station. Cette fonction est assurée par une mesure physique du signal électrique sur le bus.

11 Retour PHASE 2 : L’EMISSION : Si le réseau semble non occupé, la station émet sa trame qui est diffusée sur l ’ensemble du réseau. En fonctionnement « normal » aucune collision ne se produit. Trame

12 Retour DETECTION DE COLLISION : Suite au temps de propagation du signal électrique sur le support matériel du réseau, il se peut qu ’au moment de l ’écoute, le réseau semblait libre alors qu ’une autre station était en train d ’émettre. Il se produit alors une collision. La transmission des trames est perturbée. Chaque station détecte cette collision par une mesure du signal électrique. L ’émission des trames est arrêtée. Collision

13 Retour RETRANSMISSION : Une procédure de retransmission est alors entamée par chacune des stations impliquées dans la collision après un délai différent pour chacune d ’elle. Délai T1 Délai T2 T1 différent de T2

14 Retour CAUSES DE LA COLLISION : La collision résulte de la rencontre sur le bus série de signaux électriques émis par deux stations. Même si la phase d ’écoute devrait normalement permettre d ’éviter ce phénomène, il n ’est pas anormal d ’observer des collisions si l’on prend en compte le temps de transfert des signaux électriques. Si à un instant « t » 2 stations, après leur phase d’écoute, émettent en même temps une trame, les deux signaux électriques se propagent sur le bus (entre 0.6 et 0.8 C soit à km/s). De plus il faut tenir compte du temps de traversée de certains équipements utilisés sur le réseau comme les hubs. Un taux de collisions faible est acceptable, cependant il ne faut pas que ce taux s ’élève par la suite. En effet, l ’accroissement du taux de collisions entraînant la multiplication des retransmissions, le phénomène devient cumulatif.

15 Retour Poste de travail CONCENTRATEUR - HUB Bien que la topologie apparente (physique) d ’ETHERNET en 10 base T soit en ETOILE, la topologie de circulation des trames (logique) reste conforme à la norme ETHERNET, c ’est à dire une circulation des données en série.

16 Retour HALF-DUPLEX : L ’ETHERNET « classique » fonctionne en Half-Duplex c ’est à dire qu ’un élément du réseau ne peut pas être en même temps EMETTEUR de DONNEES et RECEPTEUR de DONNEES. FULL-DUPLEX : ETHERNET FULL-DUPLEX = FDSE (Full-Duplex Switched Ethernet) propose un transfert bidirectionnel des données.

17 Retour La bande passante théorique d’un réseau ETHERNET en 10 Base T est en principe de 10 Mbps. En réalité, en tenant compte des temps d ’écoute et des intervalles « morts » entre deux émissions, la bande passante réelle est d ’environ 5 à 6 Mbps. Lorsqu’on travaille en mode FULL-DUPLEX, comme on utilise deux paires distinctes à 10 Mbps et qu ’il n ’y pas de temps d ’écoute, la bande passante est proche de 20 Mbps.

18 Retour 1-CODE MANCHESTER : Pour faire transiter les données sous forme de signal électrique, la norme ETHERNET utilise le code Manchester. Le code Manchester consiste à représenter des informations logiques par des transitions de niveaux. Un « 1 » logique sera codé par un front MONTANT au milieu de la période d ’horloge (voir chronogramme diapo suivante). Un « 0 » logique sera codé par un front DESCENDANT au milieu de la période d ’horloge

19 Retour Données binaires Horloge d ’émission Données codées Manchester t t t

20 Retour 2-SIGNAL ENVOYE SUR LE CABLE : Les données, une fois codées suivant les règles du code Manchester, sont représentées par un signal d’amplitude nominale de 2,05 Volt. On rajoute à ce signal une composante continue de -1 Volt (utilisée pour la détection de collision). Le signal composite obtenu est envoyé sur le câble. (Voir chronogramme diapo suivante)

21 Retour Données codées Manchester t t t Signal électrique sur le réseau Ethernet 0 V -1 V 2,05 V

22 Retour 0 V -1 V 0 V -1 V 0 V -2 V -4 V Trame 1 Trame 2 Signal théorique obtenu pendant la collision La valeur moyenne chute vers les -2 Volts. Une mesure de la valeur moyenne inférieure à -1,5 V provoque l ’arrêt de l ’émission des trames. Arrêt des transmissions t t t

23 Retour Le mode de transmission utilisé dans un réseau local Ethernet est le mode de transmission en bande de base. Plus simplement cela signifie que l’on envoie directement le signal obtenu après codage des données (code Manchester + composante continue) sur le câble réseau. Avantages :Circuits électroniques simples et peu coûteux. Pas d ’utilisation de MODEM. Inconvénient : Dégradation rapide du signal, donc longueur de câble limitée

24 Retour 0 V t t Le signal numérique est injecté directement sur le câble. Plus la longueur augmente, plus le signal se dégrade.

25 Retour Données X Lorsque des données sont transférées au sein d ’un réseau, elles ne peuvent pas passer directement d’un poste de travail à un autre. Le modèle OSI (Open System Organisation) définit de quelle manière les ordinateurs et les périphériques en réseau doivent procéder pour communiquer

26 Retour Données X Le modèle OSI est un ensemble de règles qui décrivent avec précision l ’échange de données via le réseau. Cette norme permet aux fabricants de matériel de concevoir des systèmes capables de communiquer entre eux correctement. Le modèle OSI décompose l’échange de données en 7 couches.

27 Retour Application Présentation Session Transport Réseau Liaison de données Physique Données Réseau Données Trame complète A l ’émission, les données doivent parcourir chacune des couches du modèle OSI. A chaque fois qu’elles franchissent une couche elles sont enrichies de nouvelles informations : ENCAPSULAGE La dernière couche permet d’envoyer la trame complète sur le réseau.

28 Retour Application Présentation Session Transport Réseau Liaison de données Physique Données Trame complète Données Réseau A la réception, la trame doit remonter en traversant chacune des couches du modèle OSI. A chaque fois qu’elle franchit une couche elle est « EPLUCHEE » des informations nécessaires à celle-ci. La dernière couche traversée permet de restituer les données au poste récepteur.

29 Retour Application Présentation Session Transport Réseau Liaison de données Physique Données Application Présentation Session Transport Réseau Liaison de données Physique Données Trame complète Données Parcours complet des données. Données Mini : 64 octets Maxi : 1500 octets

30 Retour Câble coaxial large : 10 base 5 (résistance de 50 Ohms), peu utilisé. Câble coaxial fin : 10 base 2, pour les petits réseaux de quelques postes. Paire torsadée : 10 base T (« T » pour « Twisted pair », le plus répandu. Fibre optique : 10 base F, pour les « Backbones »

31 Retour Postes de travail équipés de cartes réseau Tranceiver Bouchon DROP câble BUS : 10 base postes maximum entre 2 bouchons Prise vampire

32 BUS : 10 base 2 Prise BNC en T Bouchon de terminaison Cartes réseau des postes de travail Câble coaxial Retour 30 postes maximum entre bouchons

33 ETOILE : 10 base T Retour Concentrateur (HUB) Liaisons avec câbles à paires torsadées et prises RJ 45

34 Retour Prise BNC Bouchon de terminaison Té de raccordement

35 Prises RJ 45 Câble : 4 paires torsadées

36 Une carte réseau est dédiée à une norme de réseau local (Ethernet, Token Ring …), mais pour un même standard il existe de nombreux fournisseurs de cartes (par exemple Intel, 3Com …). Cependant il est fortement conseillé de choisir des cartes réseau vraiment compatibles avec le système d ’exploitation réseau et conçues par des fabricants connus. En effet, quand le système d ’exploitation réseau évolue, il faut pouvoir se procurer les nouvelles versions des pilotes de cartes.

37 Retour Les pilotes (drivers) de cartes réseau sont fournis avec les cartes, les plus courants sont aussi livrés avec les systèmes d ’exploitation. De nombreux sites Internet proposent régulièrement des mises à jour des pilotes permettant d ’améliorer le fonctionnement d ’une même version de matériel.

38 Retour Fonctionnement d’une carte réseau : Avec un réseau Ethernet « classique », quand une trame circule sur le réseau, elle est prise en compte par toutes les stations. Toutefois, chaque carte réseau ne décrypte d ’abord que l ’adresse du destinataire, le reste des informations n ’est lu et utilisé que par la station concernée.

39 Retour Une carte réseau intègre : Un circuit de gestion physique de la ligne Un module de validation des données de la trame Une mémoire tampon Un circuit de gestion du bus PC permettant d ’acheminer les données vers la carte mère du PC Un système de décryptage d ’adresses.

40 Retour Chaque carte réseau possède sa propre adresse M.A.C. (Media Access Control): Les premiers octets de cette adresse sont attribués par l ’IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers ) et permettent d ’identifier le constructeur de la carte (ex: 00AA00 pour Intel) Les octets suivants sont déterminés par les constructeurs qui doivent faire en sorte que les différentes cartes d ’un même réseau aient toutes des adresses différentes.

41 Retour Certaines cartes possèdent une PROM de boot : La PROM de boot permet de démarrer un poste de travail qui ne possède pas de disque dur ni de lecteur de disquette. Le chargement du système d ’exploitation se fait par le réseau à partir d ’un serveur.

42 Retour Exemples de cartes avec sorties sur connecteur RJ 45

43 Retour Cartes équipées de sorties multiples.

44 Retour Les câbles réseau dépendent directement de la topologie physique choisie. Topologie en BUS : on utilise du câble COAXIAL 10 base 5 : câble coaxial large (RG11), peu utilisé, longueur des segments de 500 m maximum. 10 base 2 : câble coaxial fin (RG 58), pour les petits réseaux limités à quelques postes. Segments limités à 185 m. Nota : pour une topologie en bus, un segment est la distance entre 2 bouchons

45 Topologie en ETOILE : on utilise du câble composé de paires torsadées, de la fibre optique … 10/100/1000 base T : paire torsadée. Types de blindages : UTP : Paires torsadées non blindées. STP : Paires torsadées blindées par tresse métallique. FTP : Paires torsadées blindées par feuillard d’aluminium. SFTP : Paires torsadées avec double blindage. Conseillé dans les milieux fortement parasités. Retour

46 10/100/1000 base T : paire torsadée (suite). CATEGORIES des câbles: 3 : Fonctionnement garanti jusqu’à 16 MHz 4 : Fonctionnement garanti jusqu’à 20 MHz 5 : Fonctionnement garanti jusqu’à 100 MHz 5e : Fonctionnement garanti jusqu’à 200 MHz 6 : Fonctionnement garanti jusqu’à 1 GHz Retour

47 Topologie en ETOILE : on utilise du câble composé de paires torsadées, de la fibre optique … 10 base T : paire torsadée, non blindée. 100 m maximum entre un poste de travail et le HUB. 10 base F : Fibre optique m maximum entre 2 HUB ou entre un poste et un HUB Retour

48 Câble composé de 4 paires torsadées Câbles coaxiaux équipés de prises BNC

49 Retour Câbles à paires torsadées équipés de prise RJ 45. L ’utilisation de différentes couleurs améliore la lisibilité des branchements sur les panneaux de brassage. Terminaison d ’un câble à l ’aide d ’une prise RJ 45 moulée.

50 Retour Un CONCENTRATEUR (HUB) ETHERNET répète chaque paquet sur tous les ports et partage une largeur de bande unique (c ’est à dire un même canal de données) de 10 Mbps entre tous les équipements connectés. Donc plus il y a de postes à communiquer simultanément sur le même réseau, plus les performances se dégradent.

51 Retour Poste de travail CONCENTRATEUR - HUB

52 Retour Un CONCENTRATEUR (HUB) : Assure les fonctions de détection de collision, re-synchronisation et régénération des signaux électriques. Le nombre de ports d ’un HUB dépend du modèle (de 4 à 48). En plus des ports 10 base T sur la face avant, le HUB peut présenter sur la face arrière un connecteur AUI (10 base 5) et quelquefois un connecteur BNC (10 base 2). Le HUB effectue des tests réguliers pour vérifier l’intégrité de ses liens avec les différents postes. Le résultat est affiché sur des voyants lumineux situés sur la face avant.

53 Retour Installation des HUBS : Pour constituer un réseau important il peut être nécessaire d ’utiliser plusieurs HUBS (de préférence de marques identiques). Les HUBS peuvent être reliés entre eux en série (chaînage), en arborescence ou empilés (stackés). Le nombre de HUBS implantés dans un réseau n ’est pas limité, mais il ne faut pas que la communication entre deux stations franchisse plus de 4 HUBS. Hubs chainés Hubs en arborescence HUB Hubs stackés nécessite du matériel spécifique « stackable » HUB

54 Retour Pour relier deux HUBS entre eux il faut : Soit des connecteurs spéciaux situés sur la face arrière : câbles coaxiaux fins ou épais ou câble de « stackage ». Soit les connecteurs RJ 45 de la face avant. Dans ce cas il faut utiliser : Un câble RJ 45 croisé (donc différent de ceux qui relient les PC au HUB). Un câble RJ 45 droit (donc « normal ») et enfoncer un interrupteur qui croise un port précis du HUB (en général le premier ou le dernier). Un câble RJ 45 droit connecté sur prise RJ 45 spécifique au chaînage.

55 HUB Panneau de brassage Retour 1234 Armoire de brassage jarretières Prises murales RJ 45 réparties dans différents locaux. Câblage mural « fixe » Hubs reliés entre eux Le câblage des concentrateurs est centralisé dans un seul lieu appelé armoire de brassage.

56 Retour Vue interne d ’une armoire de brassage

57 Retour Hub 8 ports

58 Retour Poste de travail Commutateur Un COMMUTATEUR (SWITCH) aiguille directement le paquet d’un port de sortie vers un port d’entrée en fonction de l ’adresse physique de destination.

59 Retour Le COMMUTATEUR (SWITCH) : Etablit momentanément (uniquement le temps nécessaire à la transmission d ’une trame) un lien privé entre deux stations. Cette connexion bénéficie d’une pleine bande passante (10 Mbps en 10 base T). Pour cela le commutateur gère une table de correspondance entre les adresses Ethernet des différents nœuds à connecter et les numéros de ports physiques. Lors de sa première mise en route, le commutateur fonctionne comme un simple concentrateur et diffuse les messages sur l ’ensemble des ports. Au fur et à mesure des échanges le commutateur élabore sa table de correspondance.

60 Retour Le COMMUTATEUR (SWITCH) : Peut être multi-débits et offrir plusieurs ports en 10 base T et un ou deux ports haut débit en 100 base T ou FDDI (Réseau en double anneau à jeton sur fibre optique), ou bien avoir tous ses ports en 10/100 base T autosensing. Pour les réseaux importants on utilise généralement des commutateurs administrables. Un tel matériel est livré avec un logiciel d ’administration dédié aux équipements du constructeur. Si une entreprise utilise des matériels de plusieurs marques il faudra alors acquérir un logiciel d’administration globale.

61 Les Ponts : Ils sont utilisés pour interconnecter deux réseaux utilisant le même protocole. Les ponts se basent sur l'adresse MAC (adresse en "dur" écrite dans l'interface) et le nom de la station sur le réseau pour savoir si la trame doit traverser le pont ou non. En d'autres termes, les informations ne passeront le pont que si elles doivent aller d'un réseau à l'autre. Comme les ponts fonctionnent sur les couches basses du réseau, ils sont utilisables à peu près avec tous les protocoles. Ils n'offrent cependant que la possibilité d'interconnecter des réseaux physiques, ce qui limite considérablement leur emploi. Retour sommaire

62 Hub Réseau ARéseau B Pont Retour sommaire

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