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 30.03.17 1999/2000

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) 30.03.17 1999/2000

ISO / IEEE application présentation ping FTP TFTP BOOTP session transport TCP UDP réseau ICMP IP liaison RARP carte ARP physique 30.03.17

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 30.03.17

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 30.03.17

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 30.03.17 1999/2000

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 30.03.17 1999/2000

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 ;-) 30.03.17 1999/2000

Ethernet : architecture originale R. Metcalfe (1976) 30.03.17

Ethernet : exemple x z y 37 vivaldi 105 124 bach mozart x,y|«hello» 30.03.17

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 30.03.17 1999/2000

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 30.03.17 1999/2000

Ethernet : cablâge (suite) 30.03.17

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 » 30.03.17 1999/2000

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 30.03.17 1999/2000

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» 30.03.17

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» 30.03.17

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 30.03.17

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» 30.03.17

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» 30.03.17

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! 30.03.17 1999/2000

Ethernet commutés (switchs) plusieurs paquets transmis en même temps (à condition que paires de ports E/S différentes!) S D 30.03.17

Ethernet commutés (switchs) émission de S vers E1 source S | destination D S D 30.03.17

Ethernet commutés (switchs) le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un port de sortie S D 30.03.17

Ethernet commutés (switchs) le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un port de sortie S D 30.03.17

Ethernet commutés (switchs) le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un port de sortie S D 30.03.17

Ethernet commutés (switchs) le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un port de sortie S D 30.03.17

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 30.03.17

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 30.03.17

Ethernet commutés (switchs) S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur S E3 E2 r3 r1 r2 D Router 30.03.17

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 ... 30.03.17

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 30.03.17

Ethernet commutés (switchs) S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur S E3 E2 r3 r1 r2 D 30.03.17

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 30.03.17

Contrôle d’accès au canal (MAC) Initialisation Equité et gestion des priorités Exclusion mutuelle Réception correcte Détection et récupération d’erreurs Reconfiguration Robustesse Compatibilité 30.03.17

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. 30.03.17

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 30.03.17

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 30.03.17

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 30.03.17

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) 30.03.17

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 30.03.17

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 30.03.17

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 30.03.17

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 30.03.17

CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T0 : S1, S2, S3 n’ont rien à transmettre 30.03.17

CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T1 : S1 veut transmettre 30.03.17

CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T1 + DI : S1 commence à transmettre 30.03.17

CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T1 + DI + DPS1S2 : S2 reçoit 30.03.17

CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T1 + DI + DPS1S3 : S3 reçoit 30.03.17

CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T2 : S1 cesse d’émettre 30.03.17

CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T2 +  30.03.17

CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T2 + DPS1S2 : S2 cesse de recevoir 30.03.17

CSMA/CD Transmission sans problème S1 S2 S3 Instant T2 + DPS1S3 : S3 cesse de recevoir 30.03.17

CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3 Instant T0 : S1, S2, et S3 n’ont rien à transmettre 30.03.17

CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3 Instant T1 : S1 veut transmettre et sans délai, S1 commence à transmettre 30.03.17

CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3 Instant T1 + DPS1S2 : S2 reçoit 30.03.17

CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3 Instant T1 + DPS1S3 : S3 reçoit 30.03.17

CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3 Instant T2 : S2 veut transmettre! 30.03.17

CSMA/CD Nécessité du délai inter-trame S1 S2 S3 Instant T3 : S1 cesse de transmettre 30.03.17

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! 30.03.17

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! 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 : S3 veut transmettre et commence son décompte 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 +  : S1 veut transmettre et commence son décompte 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 + DI : S3 commence à transmettre 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 +  + DI : S1 commence à transmettre 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 + DI + DPS3S2 : S2 commence à recevoir 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 + DI + DPS3S2 +  : collision 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 +  + DI + DPS1S2 : S2 détecte la collision S2 arrête la réception 30.03.17

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 » 30.03.17

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 » 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 + DI + DPS3S1 + émission TA : S1 backoff S1 arrête de transmettre 30.03.17

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 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 +  + DI + DPS3S1 + émission TA + DPS2S3: S2 détecte l’état passif 30.03.17

CSMA/CD Illustration de l’occurrence d’une collision S1 S2 S3 Instant T1 +  + DI + DPS3S1 + émission TA + DPS1S3: S1 détecte l’état passif 30.03.17

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 30.03.17

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) 30.03.17

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 : 0.0625 30.03.17

Trame IEEE 802 (RFC 1042) préambule délimiteur (SDF) 10101010 7 ... préambule 10101010 0-1500 délimiteur (SDF) 1 10101011 6 adresse destination PAD 6 46-0 adresse source 2 longueur/type LLC CRC 4 données 30.03.17

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 30.03.17

Internet exemple OSPF et BGP TCP Applications client/serveur 30.03.17

ATM caractéristiques routage contrôle de la QoS 30.03.17

Achitecture TCP/IP application présentation ping FTP TFTP BOOTP session transport TCP UDP réseau ICMP IP liaison RARP carte ARP physique 30.03.17