30.04.141 initiation aux réseaux locaux licence informatique université de pau et des pays de l...
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11 avril 2023 1
Initiation aux réseaux locaux
Licence InformatiqueUniversité de Pau et des Pays de
l ’Adour
Jean-Michel Bruel
11 avril 2023 2
Plan
ISO / IEEE Ethernet CSMA/CD Token Ring
11 avril 2023 3
ISO / IEEE
application
présentation
session
transport
réseau
liaison
physique ARP RARP
IP
UDP TCP
ping FTP TFTP BOOTP
ICMP
carte
11 avril 2023 4
ISO / IEEE
ISO : un modèle IEEE : des normes (comité 802)
application
présentation
session
transport
réseau
liaison
physique ARP RARP
IP
UDP TCP
ping FTP TFTP BOOTP
ICMP
carte liaison
physique
OSI IEEE
physique
MAC
LLC
11 avril 2023 5
IEEE 802
physique
MAC
LLC
connexion au support
support physique
LAP B X25datagramme sans acquittementdatagramme avec acquittement
paires torsadéescâbles coaxiauxfibre optique
BNCHubstranceivers
CSMA/CDToken RingDQDB FDDI
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Ethernet
Collision et concentrateurs (Hubs) ARP et RARP Interconnexion de réseaux
– switchs– routeurs
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Ethernet : historique
développé par Xerox années 1970s normalisé par IEEE dans les années
1980s IEEE 802.3
11 avril 2023 8
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
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Ethernet : architecture originale
R. Metcalfe (1976)
11 avril 2023 10
Ethernet : exemple
124mozart
105bach
37vivaldi
y
x,y|«hello»x
z
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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
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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
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Ethernet : cablâge (suite)
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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
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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
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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
-------list
--------124: y105: z-------
x,y|«hello»
x
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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»
xx,all|«124?»
y,x|«moi»
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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
--------list
--------124: x--------
xx,y|«hello»
11 avril 2023 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,all|«help»x
??????
serv,x|«124/mozart»
11 avril 2023 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,all|«help»x
124mozart
serv,x|«124/mozart»
11 avril 2023 21
Interconnexions de réseaux
nombre de stations et distances limitées (performances)
donc interconnexion de « sous-réseaux » :– switchs (ponts)– routeurs
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Ethernet commutés (switchs)
plusieurs paquets transmis en même temps (à condition que paires de ports E/S différentes!)
S
D
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Ethernet commutés (switchs)
émission de S vers E1 source S | destination D
S
D
11 avril 2023 24
Ethernet commutés (switchs)
le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un
port de sortieS
D
11 avril 2023 25
Ethernet commutés (switchs)
le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un
port de sortieS
D
11 avril 2023 26
Ethernet commutés (switchs)
le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un
port de sortieS
D
11 avril 2023 27
Ethernet commutés (switchs)
le switch intercepte tous les paquets avec l’adresse destination, il sélectionne un
port de sortieS
D
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Ethernet commutés (switchs)
le routeur se base sur l’adresse « réseau » il modifie l’adresse Ethernet des paquets
RouterD
r1
r3
r2
E1
S
E3
E2
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Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur
RouterD
r1
r3
r2
S
s,r1|S,D|data
E3
E2
11 avril 2023 30
Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur
RouterD
r1
r3
r2
S
E3
E2
11 avril 2023 31
Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur
RouterD
r1
r3
r2
S
Table routage------------D:E2 G:E3------------
Table E2------------D:d ...
------------
E3
E2
11 avril 2023 32
Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur
Dr1
r3
r2
S
r2,d|S,D|data
E3
E2
11 avril 2023 33
Ethernet commutés (switchs)
S émet vers D (donc avec l’adresse Ethernet du routeur
Dr1
r3
r2
S
E3
E2
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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
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Contrôle d’accès au canal (MAC) Initialisation Equité et gestion des priorités Exclusion mutuelle Réception correcte Détection et récupération d’erreurs Reconfiguration Robustesse Compatibilité
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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.
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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
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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
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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
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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)
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L’adressage 802 (suite)
adresse sur 16 bits
– I/G = 0 adresse Individuelle de station– I/G = 1 adressage de Groupe
I/G1 bit
15 bits adresse constructeur
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L’adressage 802 (suite)
adresse sur 48 bits
– 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
I/G1 bit
U/L1 bit
46 bits adresse :• 22 bits constructeurs• 24 bits numéro de série
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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
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Délai de propagation (suite)
p = d1+2*(d2+d3)+i*d4
notion de «tranche canal»
silence inter-message (pour les échos éventuels)
d1
d2
d3
d4
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CSMA/CD
Transmission sans problème
S1 S2 S3
Instant T0 : S1, S2, S3 n’ont rien à transmettre
11 avril 2023 46
CSMA/CD
Transmission sans problème
S1 S2 S3
Instant T1 : S1 veut transmettre
11 avril 2023 47
CSMA/CD
Transmission sans problème
S1 S2 S3
Instant T1 + DI : S1 commence à transmettre
11 avril 2023 48
CSMA/CD
Transmission sans problème
S1 S2 S3
Instant T1 + DI + DPS1S2 : S2 reçoit
11 avril 2023 49
CSMA/CD
Transmission sans problème
S1 S2 S3
Instant T1 + DI + DPS1S3 : S3 reçoit
11 avril 2023 50
CSMA/CD
Transmission sans problème
S1 S2 S3
Instant T2 : S1 cesse d’émettre
11 avril 2023 51
CSMA/CD
Transmission sans problème
S1 S2 S3
Instant T2 +
11 avril 2023 52
CSMA/CD
Transmission sans problème
S1 S2 S3
Instant T2 + DPS1S2 : S2 cesse de recevoir
11 avril 2023 53
CSMA/CD
Transmission sans problème
S1 S2 S3
Instant T2 + DPS1S3 : S3 cesse de recevoir
11 avril 2023 54
CSMA/CD
Nécessité du délai inter-trame
S1 S2 S3
Instant T0 : S1, S2, et S3 n’ont rien à transmettre
11 avril 2023 55
CSMA/CD
Nécessité du délai inter-trame
S1 S2 S3
Instant T1 : S1 veut transmettre et sans délai, S1 commence à transmettre
11 avril 2023 56
CSMA/CD
Nécessité du délai inter-trame
S1 S2 S3
Instant T1 + DPS1S2 : S2 reçoit
11 avril 2023 57
CSMA/CD
Nécessité du délai inter-trame
S1 S2 S3
Instant T1 + DPS1S3 : S3 reçoit
11 avril 2023 58
CSMA/CD
Nécessité du délai inter-trame
S1 S2 S3
Instant T2 : S2 veut transmettre!
11 avril 2023 59
CSMA/CD
Nécessité du délai inter-trame
S1 S2 S3
Instant T3 : S1 cesse de transmettre
11 avril 2023 60
CSMA/CD
Nécessité du délai inter-trame
S1 S2 S3
Instant T3 + DPS1S2: S2 cesse de recevoirS2 détecte la passivité du support et commence à émettre!
11 avril 2023 61
CSMA/CD
Nécessité du délai inter-trame
S1 S2 S3
Instant T3 + DPS1S3: S3 cesse de recevoir les données de S1et reçoit les données de S2 sans pouvoir faire la différence!
11 avril 2023 62
CSMA/CD
Illustration de l’occurrence d’une collision
S1 S2 S3
Instant T1 : S3 veut transmettre et commence son décompte
11 avril 2023 63
CSMA/CD
Illustration de l’occurrence d’une collision
S1 S2 S3
Instant T1 + : S1 veut transmettre et commence son décompte
11 avril 2023 64
CSMA/CD
Illustration de l’occurrence d’une collision
S1 S2 S3
Instant T1 + DI : S3 commence à transmettre
11 avril 2023 65
CSMA/CD
Illustration de l’occurrence d’une collision
S1 S2 S3
Instant T1 + + DI : S1 commence à transmettre
11 avril 2023 66
CSMA/CD
Illustration de l’occurrence d’une collision
S1 S2 S3
Instant T1 + DI + DPS3S2 : S2 commence à recevoir
11 avril 2023 67
CSMA/CD
Illustration de l’occurrence d’une collision
S1 S2 S3
Instant T1 + DI + DPS3S2 + : collision
11 avril 2023 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
11 avril 2023 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 »
11 avril 2023 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 »
11 avril 2023 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
11 avril 2023 72
CSMA/CD
Illustration de l’occurrence d’une collision
S1 S2 S3
Instant T1 + + DI + DPS3S1 + émission TA : S3 backoffS3 arrête de transmettre et détecte l’état passif
11 avril 2023 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
11 avril 2023 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
11 avril 2023 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
11 avril 2023 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)
11 avril 2023 77
Traitement des collisions (exemple) Exemple avec 2 stations :
– 1ère collision S1/S2probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.5
– 2ème collision S1/S2probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.25
– 3ème collision S1/S2probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.125
– 4ème collision S1/S2probabilité nouvelle collision S1/S2 : 0.0625
11 avril 2023 78
Trame IEEE 802 (RFC 1042)
10101010...
10101010
10101011
préambule
délimiteur (SDF)
adresse destination
adresse source
longueur/type LLC
données
PAD
CRC
7
1
6
6
2
4
46-0
0-1500
11 avril 2023 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
11 avril 2023 80
Internet
exemple OSPF et BGP TCP Applications client/serveur
11 avril 2023 81
ATM
caractéristiques routage contrôle de la QoS
11 avril 2023 82
Achitecture TCP/IP
application
présentation
session
transport
réseau
liaison
physique ARP RARP
IP
UDP TCP
ping FTP TFTP BOOTP
ICMP
carte